Jak przeprojektować technologię czystej energii pod kątem recyklingu?


Firmy takie jak Apple i Samsung nie są jedynymi, które produkują zaawansowane technologicznie urządzenia, które trudno jest rozebrać na części i poddać recyklingowi. Podobnie jak producenci krytycznych technologii czystej energii, takich jak panele słoneczne, turbiny wiatrowe i akumulatory do pojazdów elektrycznych (EV) – w przeciwieństwie do branży technologii konsumenckich, która jest powoli startowy do odwracać niektóre z jego niezrównoważonych praktyk projektowych, niewiele się z tym robi.

Baterie, panele słoneczne i turbiny wiatrowe są niezbędnymi narzędziami do walki ze zmianą klimatu. Wytworzenie tych technologii wymaga jednak znacznej ilości energii i zasobów, a najlepszym sposobem na zapewnienie, że będziemy mogli wytwarzać ich więcej w sposób zrównoważony, jest recykling tych zasobów po zakończeniu ich eksploatacji. Ale dzisiaj recykling czystej energii jest ograniczony przez wybory projektowe, które utrudniają demontaż, w tym powszechne stosowanie bardzo mocnych klejów. Eksperci twierdzą, że mogłoby się to zmienić, gdyby firmy produkujące akumulatory o dużych rozmiarach do pojazdów elektrycznych i magnesy ziem rzadkich do turbin wiatrowych przestawiły się na nowe kleje, które można „odklejać” za pomocą światła, ciepła, pól magnetycznych itp. projekty.

„Projektowanie z myślą o recyklingu tak naprawdę jeszcze nie pojawiło się na tym rynku”, mówi Andy Abbott, profesor chemii na Uniwersytecie w Leicester, który niedawno był współautorem książki praca przeglądowa na klejach rozklejalnych i ich potencjalnym wykorzystaniu w czystej energii.

Zamiast tego, mówi Abbott, producenci mają tendencję do „przeprojektowania” swoich produktów w celu zapewnienia bezpieczeństwa i trwałości. Weźmy na przykład akumulatory EV, które składają się z kilkudziesięciu do tysięcy pojedynczych, hermetycznie zamkniętych ogniw sklejonych ze sobą w modułach i paczkach. Podczas gdy intensywne stosowanie klejów zapewnia, że ​​baterie nie rozpadają się na drodze, może to bardzo utrudnić ich rozłożenie w celu zmienić przeznaczenie poszczególnych komórek lub recykling metali krytycznych jak lit, kobalt i nikiel.

„W tej chwili, ponieważ wszystko jest ze sobą powiązane, wiele baterii zostaje rozdrobnionych” – współautor badania Gavin Harper, ekspert ds. recyklingu akumulatorów EV z Uniwersytetu w Birmingham w Wielkiej Brytanii, mówi Pogranicze. „Materiał jest ze sobą mieszany, co komplikuje kolejne etapy procesu recyklingu”.

Panele słoneczne i turbiny wiatrowe są również zaprojektowane z myślą o trwałości w sposób, który uczynić recykling trudnym. Większość paneli słonecznych składa się z ogniw krzemowych pokrytych warstwami uszczelniaczy polimerowych, które łączą ogniwa z odpornymi na warunki atmosferyczne szklanymi i plastikowymi osłonami. Podczas gdy ta elektroniczna konstrukcja warstwowa oznacza, że ​​panele mogą spędzać dziesiątki lat na dachu wystawionym na działanie żywiołów, kleje i uszczelniacze zastosowane w panelu utrudniają czyste oddzielenie komponentów pod koniec okresu eksploatacji. Tymczasem magnesy ziem rzadkich wewnątrz generatorów turbin wiatrowych są pokryte żywicami i klejami, które mogą powodować znaczne zanieczyszczenie dla każdego, kto chce odzyskać i ponownie wykorzystać materiał. Pojedyncza turbina wiatrowa może zawierać setki funtów pierwiastków ziem rzadkich, a popyt na te metale wynosi ustawiony na wystrzeliwanie w górę ponieważ świat buduje więcej pojazdów elektrycznych i więcej turbin.

Reklama

Abbott mówi, że producenci dopiero zaczynają uświadamiać sobie, że odzyskiwanie krytycznych materiałów w technologiach czystej energii jest ważne dla podtrzymania długoterminowych dostaw – i że potrzebne są nowe podejścia do projektowania, aby to ułatwić. „Naprawdę dopiero w ciągu ostatnich 18 miesięcy ta rozmowa zaczęła się podnosić” – mówi.

Nowy artykuł firmy Abbott i Harper przedstawia szereg potencjalnych ścieżek w kierunku bardziej nadającego się do recyklingu sektora czystych technologii. Podczas gdy producenci energii słonecznej prawdopodobnie nie wyeliminują klejów w najbliższym czasie, autorzy sugerują, że producenci mogą przejść w stronę klejów i materiałów uszczelniających, które można odkleić za pomocą chemikaliów, pól magnetycznych, a nawet impulsów dźwiękowych o wysokiej częstotliwości. W przypadku magnesów turbin wiatrowych klej, który traci swoją lepkość w obecności silnego pola magnetycznego, nie zadziała, ale taki, który można stopić za pomocą ciepła lub odkleić pod wpływem światła ultrafioletowego, może być opłacalny.

Projekty, w których stosuje się mniej klejów, mogą znacznie poprawić recykling akumulatorów pojazdów elektrycznych. Harper twierdzi, że gdyby baterie były łatwiejsze do rozłożenia na poszczególne ogniwa, ułatwiłoby to odzyskiwanie krytycznych materiałów wewnątrz katody, w tym litu, który obecnie rzadko jest poddawany recyklingowi. Co najmniej jedna firma już komercjalizuje bezklejową konstrukcję baterii: w 2020 r. chiński producent baterii BYD ogłosił nowy „Bateria ostrza”, który zawiera długie, chude komórki, które wpiąć do głównego akumulatora bez użycia kleju. „Jeśli chodzi o demontaż, jest to trywialne” — mówi Abbott. „Komórki po prostu się wycinają”.

Dla producentów akumulatorów do pojazdów elektrycznych, którzy nie chcą rezygnować z projektów opartych na kleju, istnieje „ogromna liczba metod”, które mogą prowadzić do lepszego odklejania się kleju, mówi Jenny Baker, ekspert ds. przechowywania akumulatorów na Uniwersytecie Swansea w Wielka Brytania. Jej zdaniem wyzwaniem będzie opracowanie klejów, które można szybko odkleić w procesie, który można przeprowadzić na skalę przemysłową.

„Chodzi teraz o to, aby wziąć część nauki i spróbować przenieść ją na stronę inżynieryjną, abyśmy mogli przygotować ją do recyklingu na naprawdę dużą skalę, ponieważ wiemy, że będzie wiele z tych baterii” – Baker mówi. Oparte na przewidywany wzrost na rynkach EV i magazynowania energii, Harper oszacował że do 2040 r. na całym świecie może być około 8 milionów ton metrycznych odpadów baterii wymagających recyklingu. A podobna ilość e-odpadów solarnych może zalać zakłady recyklingu do 2030 roku.

Baker twierdzi, że aby przekonać producentów (i konsumentów) do stosowania klejów bardziej przyjaznych dla recyklingu i projektów bezklejowych, będą potrzebować gwarancji, że alternatywy nie zagrażają trwałości ani żywotności produktu, który w sektorze czystych technologii jest często mierzony w dziesięcioleciach. Podejrzewa, że ​​wiele nowych projektów będzie musiało przejść „testy drogowe” w produktach o krótszej żywotności, gdzie przedwczesna awaria jest „mniejszym ryzykiem”.

Może to obejmować rynki technologii konsumenckich, na których firmy zorientowane na zrównoważony rozwój, takie jak Framework i Fairphone, już się rozwijają modułowy oraz bezklejowy laptopy i telefony przeznaczone do łatwego demontażu. Nawet tytani branży, tacy jak Apple i Dell, ogłosili niedawno ambitne cele oraz koncepcje produktów koncentruje się na recyklingu. Abbott przeprowadził już wstępne rozmowy z producentem telefonów na temat klejów, które mogą znacznie łatwiej odklejać ekran, chociaż twierdzi, że firma jeszcze nie przyjęła tego pomysłu.

Ostatecznie producenci mogą być zmuszeni do przezwyciężenia swojej niechęci do ulepszania projektów produktów do recyklingu, jeśli decydenci zaczną na to nakazywać lub jeśli świat stanie w obliczu niedoboru metali i minerałów potrzebnych do zbudowania tych technologii. Jak powoduje przejście na czystą energię wzrost popytu na metale high-techBaker mówi, że firmy będą musiały zacząć bardziej kreatywnie określać, skąd pochodzą.

„Jeśli możesz dostać [a resource] ale to naprawdę wysoka cena, to źle, ale można ją przenieść na konsumenta” — mówi Baker. „Jeśli w ogóle nie możesz tego zdobyć, nie masz sprawy”.



Source link

Advertisment

Więcej

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię tutaj

Advertisment

Podobne

Advertisment

Najnowsze

Arctic przedstawia wentylatory P14 RGB i P14 A-RGB

ARCTIC, jeden z wiodących producentów niskoszumowych chłodnic i komponentów do komputerów PC, rozszerza portfolio wentylatorów RGB o 140 mm warianty serii P z...

Krzyk kończy dominację kasową Spider-Man: No Way Home w odrodzeniu serialu

Spider-Man: Bez drogi do domu wbił się w serca kinomanów, nie raz, nie dwa, ale trzy razy. Zmieniło wyobraźnię branży...

Walmart poważnie podchodzi do metawersu

Wygląda na to, że Walmart przygotowuje się do skoku w metawersum. Ostatnie zgłoszenia znaków towarowych wskazują, że firma chce ustanowić...
Advertisment

Chcesz być na bieżąco z najnowszymi wiadomościami?

Bardzo chcielibyśmy usłyszeć od Ciebie! Podaj swoje dane, a pozostaniemy w kontakcie. To takie proste!