Recycling van elektronica

Recycling is belangrijk om materiaalkringlopen te sluiten, vooral voor elektronica. Door kritieke grondstoffen terug te winnen worden de toeleveringsrisico’s voor bedrijven in de EU beperkt en de Europese geopolitieke positie versterkt. Het probleem is dat een erg groot gedeelte van de kritieke grondstoffen niet of nauwelijks wordt terug gewonnen bij het recyclen van elektronica. Vanuit het Perspectief-programma van de NWO wordt met het onderzoeksproject Circular Circuits (onder andere) onderzoek gedaan om deze grondstoffen toch terug te winnen.

Door: Max van Beek, promovendus, Civiele Techniek en Geowetenschappen; Fabian Kadisch, promovendus, Materials Science and Engineering; Jan-Henk Welink (red.), Materials Science and Engineering. Allen Technische Universiteit Delft

Van de kritieke grondstoffen (of grondstofgroepen) worden er in de EU 14 niet gerecycled, en 10 hebben een recyclingspercentage tussen de 0 tot 10%. Tungsten wordt het meeste van de kritieke grondstoffen gerecycled (42%). Bariet (wordt gebruikt in medische toepassingen, stralingsbescherming, chemische toepassingen) en tantallum (gebruikt in elektronische condensatoren en superlegeringen) bijvoorbeeld, hebben een recyclingspercentage van 0% in de EU. Neodymium dat we nodig hebben om de permanente magneten voor windturbines te bouwen, worden in de EU voor 3% gerecycled. Een reden dat het zo laag is, is dat de hoeveelheden van deze kritieke grondstoffen in het Afval van Elektrische en Elektronische Apparatuur (AEEA) zo klein zijn dat economische en zelfs technische terugwinning niet meer mogelijk is. De kritieke materialen zitten bij AEEA met name in de componenten op de printplaten (bijvoorbeeld chips en weerstanden). Bij de huidige recyclingstechnieken wordt het AEEA geshredderd en het non-ferro schroot afgescheiden voor de eindverwerking. Bij de eindverwerking worden de metalen pyro-metallurgie of hydro-metallurgie terug gewonnen. Omdat het gehalte aan de kritieke materialen echter zo laag is, is terugwinnen via pyro- en/of hydrometallurgie economisch en technisch niet mogelijk. Het onderzoek richt zich nu op het verhogen van de concentratie van de kritieke grondstoffen door verdere scheiding.    

Er worden twee scheidingsmethoden in dit onderzoek aan TU Delft nader bekeken. De kritieke grondstoffen worden hier geconcentreerd, door eerst de componenten van de printplaat te verwijderen, en dan de componenten te sorteren in fracties met een hoge concentratie van de kritieke metalen. Voor de verwijdering van de componenten van de printplaten worden twee methoden onderzocht. De eerste is op basis van elektrochemie. Hier worden de componenten voorzichtig verwijderd door tin uit de soldeerlegering in zuur op te lossen. De componenten liggen dan vrij voor verdere scheiding, en het tin wordt terug gewonnen. Een tweede methode is op basis van fysieke scheiding, zoals afsnijden of schrapen.

Voor het sorteren van de componenten in fracties met een hoge concentratie van kritieke grondstoffen, worden combinaties getest die bestaand uit een zeef, een rollenscheider en een ferromagnetische scheiding. Een rollenscheider (RS) scheidt de componenten met twee draaiende cilinders met een toenemende ruimte tussen elkaar. De ferromagnetische scheiding (FMS) maakt gebruik van de eigenschap dat het ene component sterker door een magneet kan worden opgepakt dan een andere. Door een bepaalde combinatie van de machines af te stemmen kunnen fracties bij het scheiden worden verkregen met een hoge gehalte aan bepaalde kritieke materialen (figuur 1). Hiermee komt een economische en technische terugwinning door pyro- en/of hydrometallurgie een stap dichterbij.