Chiết xuất các vật liệu quý giá từ hàng triệu smartphone và máy tính bị hỏng

Hầu hết công nghệ hiện đại đều phụ thuộc vào các nguyên tố đất hiếm (REE) để hoạt động. Những vật liệu quý giá này được dùng để làm đủ mọi việc, từ cung cấp năng lượng cho pin đến hỗ trợ màn hình kỹ thuật số hoạt động. Các nguyên tố đất hiếm cũng rất hữu ích trong việc xây dựng hệ thống năng lượng sạch.

Tuy nhiên, việc khai thác các nguyên tố đất hiếm không hề dễ dàng do chúng phân tán khắp vỏ Trái đất, chứ không tập trung như nhiều kim loại khác.

Thu hồi các nguyên tố đất hiếm từ rác thải điện tử hiệu quả hơn

Thực tế này đồng nghĩa những chiếc smartphone hoặc máy tính bị hỏng vẫn là kho lưu trữ quý giá của các nguyên tố đất hiếm từng được thu thập trong quá trình sản xuất. Việc chiết xuất chúng mới là phần khó. Thông thường, quá trình này đòi hỏi rất nhiều năng lượng và chi phí cao. Tuy vậy, các nhà nghiên cứu tại Đại học Texas A&M đã đơn giản hóa quy trình, giúp việc thu hồi các nguyên tố đất hiếm từ rác thải điện tử trở nên hiệu quả hơn, sạch hơn và rẻ hơn, theo thông cáo báo chí.

Sự cải tiến đó đồng nghĩa việc tái sử dụng các vật liệu quan trọng này dễ dàng hơn với một số doanh nghiệp điện tử. Người tiêu dùng cũng được hưởng lợi từ việc giảm chi phí cung ứng.

Ngoài ra, vì các thiết bị bị hỏng như smartphone và máy tính đã chứa sẵn nguyên tố đất hiếm, nên nếu tái sử dụng các vật liệu quan trọng này thì sẽ làm giảm nhu cầu khai thác tài nguyên mới từ thiên nhiên, giúp bảo vệ môi trường. Các hoạt động khai thác tài nguyên quy mô lớn từ lâu đã bị chỉ trích vì gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Điều đáng mừng là có rất nhiều cơ hội để khai thác triệt để các nguyên tố đất hiếm đang cung cấp sức mạnh cho nhiều thiết bị ngày nay.

Theo báo cáo của Đại học Texas A&M, thế giới đã tạo ra hơn 53 triệu tấn rác thải điện tử vào năm 2019, nhưng chỉ tái chế được khoảng 1% để thu hồi các nguyên tố đất hiếm.

Các kỹ sư hy vọng sẽ phát triển một giải pháp tái chế thiết bị điện tử vừa có cơ sở khoa học vững chắc, vừa có tính khả thi trong ngành công nghiệp.

“Lĩnh vực nghiên cứu này vô cùng tiềm năng và đưa ngành kỹ thuật cơ khí lên vị trí tiên phong trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu”, Tiến sĩ Jenny Qiu, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí và đồng trưởng dự án, cho biết.

Các smartphone bị hỏng đã chứa sẵn nguyên tố đất hiếm, nên nếu tái sử dụng các vật liệu quan trọng này thì sẽ làm giảm nhu cầu khai thác tài nguyên mới từ thiên nhiên - Ảnh: Internet

Trường đại học hàng đầu của Mỹ và thế giới

Đại học Texas A&M là trường đại học nghiên cứu công lập rất danh tiếng tại Mỹ, tọa lạc tại thành phố College Station, bang Texas. Đây là một trong những trường đại học lớn nhất và uy tín nhất ở Mỹ, với bề dày lịch sử hơn 145 năm.

Quy mô lớn: Là một trong những trường đại học có số lượng sinh viên lớn nhất nước Mỹ, với hơn 70.000 sinh viên tại cơ sở chính ở College Station và các chi nhánh khác.

Nghiên cứu hàng đầu: Được xếp vào nhóm các trường đại học có hoạt động nghiên cứu "rất cao" và là thành viên của Hiệp hội các Trường Đại học Mỹ - nhóm các trường đại học nghiên cứu hàng đầu Bắc Mỹ.

Đa dạng ngành học: Cung cấp nhiều chương trình đào tạo chất lượng cao ở cấp đại học và sau đại học trong hơn 100 lĩnh vực, đặc biệt mạnh về các ngành thuộc khối STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học), kinh doanh và nông nghiệp. Khoa Kỹ thuật của trường luôn nằm trong top đầu các chương trình kỹ thuật công lập tốt nhất quốc gia.

Truyền thống và văn hóa sinh viên: Nổi tiếng với văn hóa Aggie đặc trưng và các truyền thống lâu đời, cùng với đời sống sinh viên phong phú và các hoạt động ngoại khóa đa dạng. Văn hóa Aggie không chỉ là tổng hợp của các truyền thống mà còn là một lối sống, tinh thần gắn kết, trung thành và cống hiến mà sinh viên lẫn sinh viên tốt nghiệp Texas A&M tự hào mang theo sau này.

Xếp hạng: Luôn nằm trong top các trường đại học hàng đầu của Mỹ và thế giới theo nhiều bảng xếp hạng uy tín như U.S. News & World Report, Times Higher Education, QS World University Rankings…

Đại học Texas A&M không chỉ là trung tâm giáo dục mà còn là tổ chức tiên phong trong nghiên cứu, đóng góp vào nhiều lĩnh vực quan trọng như năng lượng sạch và tái chế vật liệu.

Sáng kiến tuyệt vời khác hồi sinh hàng triệu smartphone cũ để giảm thiểu rác thải điện tử

Trong thời đại mà trung bình mỗi chiếc smartphone được thay mới sau hai đến ba năm, các nhà nghiên cứu tại Estonia đã tìm ra một cách đổi mới để trao cho thiết bị cũ “cuộc đời thứ hai” đầy ý nghĩa, bằng cách biến chúng thành những trung tâm dữ liệu tí hon.

Cách tiếp cận mới này có thể làm thay đổi cách chúng ta nghĩ về thiết bị điện tử, ô nhiễm và cả những hệ thống kỹ thuật số vận hành cuộc sống hiện đại. Đây là đột phá công nghệ bền vững không chỉ mang lại ý tưởng tái sử dụng thông minh, mà còn giúp giảm thiểu rác thải điện tử, tiết kiệm chi phí và mở ra những tiềm năng mới cho xử lý dữ liệu xanh hơn.

Mỗi năm các hãng trên thế giới sản xuất hơn 1,2 tỉ chiếc smartphone. Việc sản xuất smartphone tiêu tốn nhiều năng lượng, nguyên liệu thô quý hiếm và gây ô nhiễm nặng nề. Dù một số smartphone được tái chế, nhiều chiếc vẫn bị vứt bỏ ra bãi rác, đôi khi pin vẫn còn bên trong, rò rỉ hóa chất độc hại ra môi trường.

Thế nhưng, vấn đề không chỉ nằm ở rác thải. Nhu cầu cho các trung tâm dữ liệu (cơ sở khổng lồ lưu trữ và xử lý thông tin từ email đến trí tuệ nhân tạo) ngày càng tăng. Những trung tâm này ngốn năng lượng và tốn kém để xây dựng.

Tại Viện Khoa học Máy tính thuộc Đại học Tartu (Estonia), các nhà nghiên cứu đã tạo ra nguyên mẫu hoạt động được, biến smartphone cũ thành trung tâm dữ liệu tí hon. Các thiết bị được tháo rời, gỡ bỏ pin và thay bằng nguồn điện bên ngoài an toàn hơn, sau đó gắn vào giá đỡ in 3D và liên kết lại với nhau.

Việc tái sử dụng smartphone cũ thành trung tâm dữ liệu tí hon rất tiết kiệm chi phí, chỉ tốn khoảng 8 euro mỗi máy (khoảng 9 USD).

Đại học Tartu là trường đại học quốc gia của Estonia, ngôi trường lớn nhất, lâu đời nhất và được xếp hạng cao nhất ở nước Bắc Âu này.

Khi đã kết nối, những chiếc smartphone được tái chế này có thể thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu. Một thử nghiệm ban đầu liên quan đến việc giám sát sinh vật biển. Thay vì phải nhờ thợ lặn quay phim thủ công, trung tâm dữ liệu tí hon dưới nước được vận hành bằng smartphone đã tự động nhận diện và ghi lại các sinh vật - tất cả đều theo thời gian thực.

Các cụm smartphone này có thể được lắp đặt tại trạm xe buýt để đếm lượng hành khách và giúp cải thiện lịch trình giao thông công cộng.

Được công bố trên tạp chí IEEE Pervasive Computing, nghiên cứu cho thấy chỉ với khoản đầu tư nhỏ, smartphone cũ từng bị coi là “rác điện tử” có thể đảm nhận vai trò mới quan trọng mà không cần chip tiên tiến nhất hay ngân sách lớn.

Dù thay đổi hành vi của người dùng, chẳng hạn giữ smartphone lâu hơn, vẫn là giải pháp bền vững nhất, những sáng kiến như thế này cung cấp một hướng tiếp cận thông minh, thực tế nhằm giảm ô nhiễm và kéo dài tuổi thọ sử dụng thiết bị.

Huber Flores, Phó giáo sư về chuyên ngành Điện toán phổ cập tại Đại học Tartu, nói: “Đổi mới đôi khi không bắt đầu từ điều gì mới mẻ, mà bằng một cách tư duy mới về cái cũ, hình dung lại vai trò của nó trong việc định hình tương lai”.

Hiện tại, nguyên mẫu trung tâm dữ liệu nhỏ bé này vẫn còn đang trong giai đoạn đầu phát triển. Thế nhưng, những nhà nghiên cứu cho biết các phiên bản tương lai có thể dễ lắp ráp hơn và tương thích với nhiều phần cứng hơn. Theo thời gian và sự phát triển hơn nữa, chúng ta có có thể thấy những trung tâm dữ liệu tin hon cung cấp năng lượng thành phố thông minh, trung tâm cộng đồng và các dự án bảo tồn từ công nghệ sẵn có.

Đây là ý tưởng nhỏ với tiềm năng lớn và là lời nhắc rằng đôi khi giải pháp thông minh nhất lại bắt đầu từ chính thứ đang nằm trong tay chúng ta.

Sơn Vân