Исследователи из Австралии и Латвии открыли способ превратить бесполезные отходы из полистирола в источник чистой и условно бесконечной энергии. Полистирол оказался наиболее перспективным материалом для генерации статического электричества среди других пластиков. Статику можно снимать с полистирола, накапливать и превращать в бесплатную электроэнергию. А всё что нужно для возникновения зарядов — это лишь поток воздуха через пластинки полистирола.

Источник изображения: RMIT

Полистирол, использующийся, преимущественно, для упаковок, ежегодно производится в объёме 25 млн тонн. После использования он в основном оказывается на свалках. В переработку поступает лишь малая часть этого материала. Свойства полистирола делают его мусором длительного разложения — до 500 и более лет. Но эти же качества сделали его лучшим выбором для создания электростатических генераторов.

Учёные из Австралийского университета RMIT и Латвийского технического университета в Риге обнаружили, что обдуваемые потоком воздуха тончайшие пластинки из полистирола активно вырабатывают статическое электричество. Пластинки должны быть толщиной в десять раз тоньше человеческого волоса. Движение воздуха между ними заставляет их тереться друг от друга и возбуждать статический заряд, который затем направляется для зарядки конденсатора и дальше в электрическую цепь.

Источник изображения: Advanced Energy and Sustainability Research 2024

Такую установку для выработки электричества из множества параллельно расположенных полистироловых пластинок учёные предлагают устанавливать в местах постоянного движения воздуха. Например, в системах вентиляции. Установки смогут подпитывать местную сеть и даже сэкономят до 5 % потребления кондиционеров, если в последние встроить предложенную систему по сбору статического электричества.

Параллельно созданию электростатических генераторов из вторсырья исследователи глубже изучили природу возникновения статического заряда, чем двинули дальше фундаментальную науку. А ещё раньше подобное исследование провели учёные из США, которые изучили тонкости возникновения статики на примере шерсти домашних котиков. Возвращаясь к полистиролу, отметим, что сама идея вторичного использования полистирола не менее ценная, чем изобретение способа добывать энергию с его помощью.

Повальный интерес к генеративному искусственному интеллекту будет иметь свои ощутимые негативные последствия, предупреждают исследователи из израильского Университета имени Райхмана (Reichman University). Учёные впервые оценили степень влияния увлечения ИИ на объём создаваемого им электронного мусора после окончания срока службы. К концу десятилетия ИИ будет ежегодно оставлять после себя до 5 млн тонн отходов, в основном без надежды на переработку.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.1/3DNews

Согласно различным подсчётам, ежегодно на планете образуется не менее 60 млн тонн электронного мусора — от стиральных машин и кондиционеров до компьютеров и телефонов. К концу десятилетия мода на ИИ добавит к этому объёму ежегодно от 1,2 до 5 млн тонн отходов. Поскольку проблема безопасной утилизации и переработки отходов всё ещё не решена, добавление новых объёмов лишь усугубит ситуацию. К счастью, существуют стратегии, которые могут смягчить проблему, хотя для их реализации потребуется воля властей и желание производителей и разработчиков.

Прежде всего, всем необходимо осознать, что за утилизацию нужно платить. Электронный мусор содержит вещества, опасные для здоровья и природы, такие как ртуть, кадмий и свинец. Для безопасной утилизации подобных материалов или содержащих их компонентов мусора необходимы особые условия и защита людей, занятых в переработке. Сегодня переработкой электронного мусора в основном занимаются в бедных странах, где никто не озабочен безопасностью и защитой от вредных веществ. Золото, серебро, медь и другие ценные металлы изымаются, а вредные вещества с остатками мусора просто выбрасываются куда придётся, и часто это оказывается океан или реки в странах Юго-Восточной Азии и Африки.

В случае платформ для искусственного интеллекта основной объём электронного мусора будет представлен видеокартами, процессорами, платами, памятью и накопителями. Срок продуктивной работы этого оборудования обычно составляет два года. Разработчикам комплектующих и платформ по силам создать модернизируемые решения, способные продлить срок службы компонентов до пяти лет, а также разработать такие конструктивные решения, которые упростят переработку компонентов после окончания их срока службы. При правильной стратегии можно будет перерабатывать до 86 % создаваемого ИИ электронного мусора, тогда как сегодня перерабатывается не более 22 % отходов.

«Для компаний и производителей крайне важно брать на себя ответственность за экологические и социальные последствия производства своей продукции, — говорят авторы исследования. — Так мы можем быть уверены, что технология, на которую мы полагаемся, не наносит ущерба здоровью людей и планеты».

Свежий отчёт экспертов ООН показал, что скорость производства электронного мусора в пять раз больше, чем сообщается о его переработке. Это буквально ежегодно зарывает в землю миллиарды долларов США, попутно нанося вред экологии и здоровью граждан. Только 1 % спроса на редкие элементы удовлетворяется за счет вторичной переработки и эта статистика только ухудшается.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Согласно отчету МСЭ и ЮНИТАР, 62 млн т образовавшихся в 2022 году электронных отходов способны заполнить 1,55 млн 40-тонных грузовиков — этих машин хватит, чтобы бампер к бамперу опоясать Землю по экватору. Из этого объёма, что задокументировано, переработано всего 22,3 % электронного мусора. Как следствие, в землю и на свалку было отправлено ценных (не извлечённых) ресурсов на сумму $62 млрд, что также увеличило риски загрязнения природной среды.

Анализ показал, что количество электронных отходов во всём мире каждый год увеличивается на 2,6 млн т. Тем самым к 2030 году ежегодный объём производства отходов достигнет 82 млн т или на 33 % больше, чем в 2022 году. Всё это, вновь подчёркивают в ООН, несёт риск здоровью людей в виде токсичных веществ и соединений, которые могут повредить мозг человека и нервную систему в целом.

Более того, с учётом уже сложившейся практики по переработке эксперты заявляют, что без кардинальных изменений в этой сфере доля переработанного мусора будет снижаться. В частности, с 22,3 % в 2022 году до 20% в 2030. К этому приведут технологический прогресс, более высокое потребление, ограниченные возможности ремонта, более короткие жизненные циклы продукции, растущая «электронизация» общества, недостатки дизайна и неадекватная инфраструктура обращения с электронными отходами.

В отчёте отмечается, что если бы страны смогли довести уровень сбора и переработки электронных отходов до 60 % к 2030 году, выгоды, в том числе за счет минимизации рисков для здоровья человека, превысили бы затраты более чем на $38 млрд.

Кроме того, в отчёте сказано, что мир «остается потрясающе зависимым» от нескольких стран в отношении редкоземельных элементов, несмотря на их уникальные свойства, имеющие решающее значение для будущих технологий, включая производство возобновляемой энергии и электронную мобильность. Эксперты ООН призывают менять подходы к сбору и утилизации электронных отходов, включая поддержку ремонта и продление срока службы электроники. Полный 37-страничный отчёт доступен по ссылке.

Операционная система Windows 10 стремительно приближается к концу своей жизни. Microsoft планирует прекратить её поддержку в октябре 2025 года. Результатом этого события может оказаться значительный рост электронных отходов — миллионы ПК превратятся в мусор, так как их нельзя будет обновить до Windows 11.

Источник изображения: Siliconangle

Согласно свежему отчёту аналитической компании Canalys, сотни миллионов компьютеров по всему миру отправятся не только на свалку истории, но и в буквальном смысле на свалку, поскольку не смогут быть обновлены до новейшей операционной системы Windows 11 из-за высоких системных требований последней. По оценкам экспертов, около 240 млн персональных компьютеров по всему миру к концу 2025 года станут электронными отходами. Это примерно 1/5 от всех компьютеров, в настоящий момент всё еще работающих под управлением операционной системы Windows 10. Это огромное количество ПК. Canalys пишет, что если предположить, что все эти машины являются ноутбуками, которые будут сложены друг на друга, то стопка окажется на 600 км больше диаметра Луны.

Проблема с обновлением всех этих ПК связана не столько с отсутствием поддержки со стороны Microsoft, сколько с жёсткими аппаратными требованиями самой операционной системы Windows 11. Эти требования исключают поддержку старых центральных процессоров, а также тех систем, которые не оснащены поддержкой криптографического ключа (аппаратного или программного) Trusted Platform Module 2.0.

«Несмотря на растущие возможности канала по поддержке цикличности [переработки и повторного использования], участники рынка не будут иметь возможности восстанавливать и перепродавать ПК, не поддерживающиеся операционной системой Windows 11», — говорится в отчёте Canalys.

Источник изображения: Canalys

Свежий отчёт может вызвать большую обеспокоенность у защитников окружающей среды, а также у любых организаций, которые уделяют приоритетное внимание своей экологической стабильности.

Canalys добавляет, что Microsoft позволит клиентам расширить поддержку Windows 10 на некоторое время. Пользователи смогут заплатить пока ещё не определенную сумму компании, чтобы продолжать получать обновления в течение последующих трёх лет после даты окончания срока поддержки ОС, как это было возможно после истечения срока поддержки Windows 7. Правда, в случае с бизнес-клиентами компания обычно берёт весьма внушительную плату за дополнительную поддержку и обновления безопасности. Как результат, многие организации, скорее предпочтут отказаться от такой возможности и вместо этого просто обновят парк своих ПК.

Для самих производителей ПК эта новость положительная. Прошлые прогнозы той же Canalys говорят, что рынок ПК после многолетнего спада ожидает в 2024 году рост примерно на 8 %.

К слову, пессимистичные прогнозы о значительном росте электронных отходов в ближайшей перспективе звучат не только от Canalys. Ещё в октябре некоммерческая организация U.S. Public Interest Research Group, выступающая за права потребителей, общественное здравоохранение и транспорт, предложила свои оценки в этом вопросе. По мнению организации, конец поддержки Windows 10 приведёт к списанию до 400 млн ПК по всему миру.

Не следует забывать, что многие части и материалы в составе ПК могут быть повторно переработаны. Например, из жёстких дисков можно получить материалы, которые используются при производстве электромоторов для электромобилей, а также применяются в возобновляемой энергетике. А из батарей тех же ноутбуков можно извлекать такие металлы, как литий, кобальт, медь и никель, и делать новые батареи и не только.

Команде учёных из китайских исследовательских институтов удалось использовать бактерии для очистки сточных вод от органических загрязнителей и получения ряда химических соединений для полупроводниковой промышленности. Этот процесс может проложить путь к устойчивому и экологически чистому производству ценных полупроводниковых материалов. Результаты исследования были опубликованы 16 октября в рецензируемом журнале Nature Sustainability.

Источник изображений: Pixabay

Исследование, возглавляемое профессором Гао Сяном (Gao Xiang) из Шэньчжэньского института синтетической биологии Китайской академии наук и профессором Лу Лу (Lu Lu) из Харбинского технологического института в Шэньчжэне, продемонстрировало возможность получения материалов, используемых для изготовления полупроводников, из сточных вод с помощью генно-модифицированных бактерий. Исследователям удалось преобразовать загрязнители сточных вод в полупроводниковые биогибриды, состоящие из биологических и небиологических компонентов.

Исследовательская группа выбрала морской микроорганизм Vibrio natriegens в качестве отправной точки для модифицирования бактерий. По словам учёных, «это одни из самых быстрорастущих бактерий, которые процветают в средах с высоким содержанием соли и очень устойчивы к сточным водам. Они могут использовать более 200 типов органических материалов в качестве питательных веществ, включая сахара, спирты, аминокислоты и органические кислоты, что делает их идеальными кандидатами для этого исследования».

Затем команда «запустила» механизм восстановления сульфатов в Vibrio natriegens, обучив штамм непосредственно поглощать сульфат из окружающей среды и производить сероводород, который затем объединялся с ионами металлов в сточных водах для создания полупроводниковых наночастиц. Метод оказался универсальным и его можно было применять к ионам различных металлов, получая такие соединения, как сульфид кадмия, сульфид свинца и сульфид ртути.

Наночастицы фиксировались на поверхности бактерий, образуя полупроводниковые биогибриды. Под воздействием света полупроводниковый материал поглощал солнечную энергию и преобразовывал её в электроны, обеспечивая бактериям дополнительную энергию. В лабораторном эксперименте, в котором биогибриды использовались для очистки сточных вод, 99 % ионов кадмия были таким образом извлечены в виде частиц сульфида кадмия.

Эти типы наночастиц, также известные как квантовые точки, стали центральным элементом открытия, за которое другая группа учёных получила в этом году Нобелевскую премию по химии. «После полного цикла биогибриды в сточных водах можно собирать посредством фильтрации или седиментации (осаждения частиц) для извлечения полупроводниковых материалов, — сообщил Гао Сян. — Эта система может стать эффективным и экономически выгодным методом производства очень ценных квантовых точек».

При размножении биогибридов в сточных водах они также преобразует органические загрязнители в 2,3-бутандиол (БДО), ценный химикат, который широко применяется в косметике, сельском хозяйстве и здравоохранении. Лабораторные испытания показали, что при искусственном освещении биогибриды производят БДО в два раза быстрее, чем немодифицированные бактерии, при этом степень конверсии углерода увеличивается на 26 %.

«Дополнительная энергия, генерируемая наночастицами за счёт поглощения света, повысила эффективность синтеза биогибридов и скорость преобразования органических веществ в сточных водах. Традиционно вся энергия, необходимая для роста бактерий и производства БДО, обеспечивается самими бактериями, что включает в себя самометаболизм и переваривание органических веществ. Дополнительная энергия, полученная за счёт поглощения света, очевидно, ускоряет оба процесса» — пояснил Гао.

В эксперименте, проведённом в 5-литровом реакторе, биогибриды были успешно выращены с использованием реальных промышленных сточных вод, достигнув производительности БДО 13 граммов на литр и превзойдя результаты всех предыдущих исследований.

Сейчас учёные изучают возможности масштабирования процесса. Основным препятствием становится плохая прозрачность промышленных сточных вод. Поэтому требуются реакторы с большей площадью поверхности, чтобы обеспечить достаточное для активной деятельности бактерий освещение.

«Полупроводниковые биогибриды объединяют в себе лучшие качества биологических цельноклеточных катализаторов и полупроводниковых наноматериалов, позволяя нефотосинтетическим промышленным заводам по производству микробных клеток использовать солнечную энергию для химического производства», — резюмировали исследователи.

Компания Envision Racing совместно с художником Лиамом Хопкинсом создала необычный полномасштабный гоночный автомобиль «Формулы Е». Корпус болида выполнен из неисправной электроники, судьба которой была оказаться на помойке. Цель проекта — наглядно показать проблему электронного мусора, которая игнорируется обществом, но становится серьёзнее день ото дня.

Источник изображений: Envision Racing

На создание полномасштабной модели потребовалось 12 месяцев. Неисправные смартфоны, ноутбуки, планшеты, материнские платы, электронные сигареты и приставки собирались в виде пожертвований и по магазинам и ремонтным мастерским. Каркас и внутренности гоночного автомобиля — от одного из болидов команды Envision Racing Formula E Team. Модель управляется дистанционно и вполне способна нарезать круги на треке.

«К сожалению, сегодня мы предпочитаем выбрасывать и заменять электронику вместо того, чтобы ремонтировать и перерабатывать её, что приводит к глобальному кризису электронных отходов, — сказал Хопкинс в своём заявлении для прессы. — С помощью дизайна и творческого подхода мы хотим показать проблему электронных отходов и их потенциал для ускорения создания экономики замкнутого цикла».

Впервые свою работу — полноразмерный гоночный электромобиль Recover-E — художник представил 29 июля на турнире Hankook London E-Prix, заключительной гонке 9-го сезона чемпионата мира ABB Formula E.

По данным Всемирного экономического форума, из примерно 50 млн т выбрасываемой ежегодно электроники перерабатывается только её малая часть. Согласно последнему отчету Global E-Waste Monitor, к 2030 году эта цифра может вырасти до 74,7 млн т. Как видим, проблема не убывает, а набирает силу и творческий подход, который гарантированно привлечёт к себе внимание — это не самый плохой способ заявить о ней.