D'ici 2025, la technologie des circuits imprimés 3D solubles révolutionnera les modèles traditionnels de recyclage électronique. Le système Dissolv PCB, développé conjointement par l'Université du Maryland, le Georgia Institute of Technology et l'Université de Notre Dame, utilise un substrat d'alcool polyvinylique (PVA) et une encre métallique liquide eutectique gallium-indium (EGaIn). Les conceptions de circuits sont converties en modèles imprimés en 3D grâce à un plugin FreeCAD. Une fois les circuits imprimés en fin de vie, ils sont immergés dans l'eau. Le substrat PVA se dissout alors complètement en 30 minutes, libérant les composants intacts. Parallèlement, le métal liquide s'agrège en gouttelettes sphériques grâce à la tension superficielle, permettant une récupération efficace. Cette technique de recyclage des circuits imprimés usagés atteint un taux de réutilisation de 99,4 % pour les matériaux PVA et un taux de récupération de 98,6 % pour le métal liquide. Une analyse du cycle de vie (ACV) montre qu'elle surpasse largement le traitement traditionnel des cartes FR-4 sur huit indicateurs environnementaux, dont le potentiel de réchauffement climatique et la consommation de ressources. Une solution parallèle développée par une équipe de l'Université Tsinghua en Chine réduit le coût unitaire de 38 %, avec une constante diélectrique (3,2) et une résistance à la chaleur (180 °C) comparables aux normes industrielles FR-4. Ces technologies en boucle fermée ont été testées commercialement dans des domaines tels que les étiquettes intelligentes, permettant aux utilisateurs de les dissoudre et de les recycler eux-mêmes après réception.
À l'échelle industrielle, les méthodes mécano-physiques multi-étapes restent la technologie la plus largement utilisée pour le recyclage des circuits imprimés (PCB) usagés. Le système automatisé de GreenJet Environmental utilise un processus de concassage et de tri en trois étapes : les cartes sont d'abord grossièrement concassées en particules de 3 à 5 cm à l'aide d'un broyeur à double arbre, puis raffinées en particules de 0,5 à 1 cm à l'aide d'un broyeur à marteaux, et enfin broyées en poudre de 30 à 80 mesh à l'aide d'un broyeur à disques refroidi par eau. L'étape de tri combine le tri par flux d'air, le tri par densité et le tri électrostatique haute tension pour séparer les composants métalliques de la poudre de résine. Ce procédé atteint un taux de récupération du cuivre ≥ 99 %, un taux de résidus non métalliques < 1 % et une capacité de traitement journalière de 600 à 800 kg. La poussière est contrôlée par un système de dépoussiérage par impulsions et les émissions d'échappement sont conformes aux normes environnementales internationales, ce qui le rend adapté au traitement des PCB multicouches à haute teneur en cuivre. Dingji Electronics a optimisé cette technologie en développant des procédés intégrés de tri intelligent par rayons X (taux d'erreur < 0,5 %) et de tri électrostatique par broyage à basse température pour les circuits imprimés à impédance. Le cuivre atteint ainsi une pureté de 99,9 %, directement utilisable dans la production de nouveaux circuits imprimés. La poudre de résine est transformée en matériaux de construction ignifuges, ce qui permet une utilisation optimale des ressources et une réduction globale des coûts d'exploitation de 30 %.
Dans le domaine du recyclage des métaux précieux , la méthode à l'acide aminosulfonique et la biolixiviation sont devenues des solutions incontournables pour une extraction efficace de l'or. La méthode à l'acide aminosulfonique fonctionne à température ambiante, en utilisant une solution d'acide aminosulfonique à 70 g/L mélangée à 15 % de peroxyde d'hydrogène pour traiter la couche plaquée or, corrodant la couche de cuivre-nickel sous-jacente et détachant la feuille d'or. Lorsque le rapport solide-liquide est de 1:5 (g/mL) et que la lixiviation est effectuée pendant 120 minutes, le taux de récupération de l'or dépasse 96 %. La solution permet de récupérer le cuivre et le nickel pour une réutilisation, et la feuille d'or décapée peut être fondue sans purification supplémentaire. La méthode de biolixiviation utilise un processus en deux étapes : d'abord, des bactéries de sulfure de fer (II) sont utilisées pour lixivier 99 % du cuivre dans des conditions de pH = 2,0 et de Fe²⁺ à 44,3 g/L ; Le résidu est ensuite traité avec des bactéries à bâtonnets violets, avec des paramètres optimaux déterminés par la méthodologie de surface de réponse comme pH = 10,5, 4,02 g/L de glycine et 31°C, atteignant un taux de lixiviation de l'or de 72,58 %. Les entreprises sud-coréennes combinent l'hydrométallurgie avec l'adsorption de polymères fonctionnels pour récupérer sélectivement l'or des solutions de lixiviation acides, atteignant une pureté ≥ 99,9 % et réduisant les coûts globaux de 30 %.
Dans les applications pratiques, la combinaison technologique doit être adaptée aux caractéristiques des composants. Substrats en résine époxy bromée : la technologie au méthanol supercritique (ScM) dégrade 96 % de la résine organique à 350 °C, en 90 minutes, avec un rapport liquide/solide de 20 ml/g, produisant des composés phénoliques sans brome. La décomposition de la couche organique enrichit le cuivre métallique, atteignant un taux de récupération de 35,76 %, avec un rendement de recyclage du méthanol supérieur à 90 %.
Liquide résiduaire de gravure : Un nouveau brevet de l'Université des sciences et technologies du Jiangxi utilise un procédé d'élimination des impuretés, de cristallisation par concentration et de réaction sel-alcali pour produire de l'hydroxyde de cuivre brut à partir d'un liquide de gravure acide, suivi d'une dissolution-recristallisation et d'une réaction à l'ammoniac pour synthétiser de l'oxyde de cuivre de qualité électronique. Des additifs de sel de zinc et des tensioactifs sont ajoutés pour augmenter la surface spécifique, ce qui permet d'obtenir un oxyde de cuivre final en nid d'abeille d'une pureté répondant aux exigences des applications des semi-conducteurs.
Déchets électroniques mixtes : L'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo de l'Académie chinoise des sciences a développé un système d'adsorption de polymères fonctionnels par lixiviation acide pour séparer séquentiellement le cuivre, l'étain et les métaux précieux de la solution de lixiviation. L'adsorbant polymère permet une récupération de l'or à haut rendement (≥ 99,9 %), sans substances toxiques, les résidus solides étant transformés en matières premières pour la construction, réduisant ainsi de 40 % les émissions de trois déchets. Ces techniques de recyclage des circuits imprimés usagés constituent un réseau de recyclage complet couvrant les substrats, les métaux et les matières premières chimiques.
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