直至今日，要想從廢舊電子設備中回收有價值的材料，既行之有效且又經濟的方法非常有限。經過四年多的研究，基于城市采礦和逆向制造的原則，國際歐盟ADIR（新一代城市采礦-電子設備中有價值材料的自動拆卸、分離和回收）項目提出了可行的回收概念?電子設備將被視為可回收材料的“倉庫”。一旦這些設備退出流通領域，原材料就能被回收，通過一個已在工業環境中經過驗證的自動化程序，采用各種激光技術來識別印刷電路板上的電子元件，然后對它們進行拆焊和分類。
ADIR項目是由歐盟“地平線2020計劃”資助的項目，由弗勞恩霍夫激光技術研究所（FraunhoferILT）負責協調，匯集了來自研究和工業領域的9位項目合作伙伴。
該項目呈現了全新的回收概念。電子回收公司（ElectrocyclingGmbH）的演示機對1000多部手機和800塊印刷電路板進行了成功測試。測試結果，ADIR項目的演示裝置可以在工業環境下工作，在某些情況下回收率高達98%。從戰略層面上看，該項目的目標是降低歐盟對自然資源的依賴，減少進口昂貴原材料的需求，并展示可實現逆向制造的新技術。后者是一項被認為可持續循環經濟的關鍵技術，符合歐洲新綠色協議的計劃目標。
電子工業中的貴重材料
電子回收公司（ElectrocyclingGmbH）是一家具備廢舊電器和電子設備回收認證的公司，總部位于德國下薩克森州的戈斯拉爾市。每月處理4000噸電器和電子設備，因此在工業領域具備相當齊全的專業知識。這家公司利用ADIR演示裝置回收兩大類加工元件材料，手機印刷電路板及其電池，以及用于計算機和服務器的印刷電路板（PCB）。
全新的回收概念特別關注鉭、釹、鎢和鎵這些金屬元素，它們幾乎存在于所有現代電子產品中。（圖源：弗勞恩霍夫激光技術研究所）
ADIR演示機從這些元件中回收利用貴重金屬，包括電容器中的鉭，揚聲器中的釹，振動報警平衡器中的鎢，以及印刷電路板元件中不平衡質量的金、銀和鉑族金屬。
ADIR是如何進行工作的？
這套拆卸系統是基于激光技術、機器人技術、視覺系統和信息技術的智能組合。首先，手機進入流水線，機器手將它們拾起并切開外殼。然后，這些電子設備連同電池、振動報警元件以及揚聲器（如果有）一起被拆卸。隨后的步驟和那些由人工裝配的大尺寸電路板的方式相似，通過高分辨率成像過程進行分析和識別這些組件，并將它們的形狀大小與數據庫中記錄的信息進行對比。
ADIR演示裝置自動識別和分析某些電子元件，比如手機和電腦中的印刷電路板。（圖源：弗勞恩霍夫激光技術研究所。）
簡單概括為以下幾個步驟：
1.切開外殼；移除電池和印刷電路板；安全處理電池。
2.挑選、放置印刷電路板。
3.對印刷電路板進行高分辨率成像（2D彩色和3D）；對目標元件的幾何形狀進行圖像分析并與數據庫的信息進行對比。
4.利用脈沖激光器對元器件成分進行化學分析，該激光束局部蒸發出微量的材料，并產生所涉及元素的發射光譜（激光誘導擊穿光譜法-LIBS）；組件獲得的物理和化學數據以數字方式被記錄在數據庫中。
5.對印刷電路板中有價值電子元件進行拆焊：用連續的紅外激光掃描會瞬間使相應的焊盤變熱并軟化焊料；通過吸嘴移走元件，然后將元件拆分成不同部分。
6.通過在充滿水的容器中快速連續放電產生的沖擊波，來拆卸其他電子元件，然后對這些元件進行排序。
7.H.C.StarckTantalumandNiobiumGmbH公司,AurubisAG公司和?ukasiewicz研究網絡-有色金屬研究所提供各種多級濕法和火法冶金工藝，用于回收所謂的技術金屬，將其作為有價值的二次原材料庫存。
各種激光器用于組件的拆焊和激光誘導擊穿光譜（LIBS）。還有一類激光器可用于3D成像。
工業用途測試
演示機呈現的效果再棒，如果滿足不了工業要求，也毫無意義。2019年，ADIR項目在電子回收公司（ElectrocyclingGmbH）進行了測試，得以驗證適用于工業應用。比如，這些現場測試證明了可以將多種工藝結合起來，從印刷電路板中移除大量的小電容器，就能回收到有價值的金屬鉭，鉭的回收率在96%~98%之間。
成功的回收利用案例：在由弗勞恩霍夫激光技術研究所協調的ADIR項目中，拆卸了大約1000部手機和800多塊印刷電路板，產生了幾公斤重的元件，之后就能從中回收有價值部分的材料。（圖源：弗勞恩霍夫激光技術研究所。）
現在，這個極具競爭力的項目已經完成了前期工作。ADIR項目團隊通過演示機，已經證明了新方法的工業可行性。根據這些項目成果，現在可以實現部分工藝鏈了，包括檢查印刷電路板以及對有價值的目標元件進行拆焊和移除。同時，在自動化等領域仍有改進空間，有助于加快這一進程。
該項目團隊成員通過切開和拆卸手機這個自動化過程所獲得的初步經驗和數據，已被收集并整理在一個數據庫中了。未來，員工們可以利用這些數據來設立回收單元，處理新的型號的手機。
這項工藝已經在工業界引起廣泛關注，并吸引到了多位執行合伙人加盟。目前此項目還在繼續尋找其他合伙人。這一全新的概念不僅保證更有效地使用原材料，還將減少歐洲對世界各地進口原材料的依賴，并為引進建立材料閉環所需的逆向制造技術創造新機會。
截止目前，ADIR項目的合作伙伴有：
●位于德國亞琛的弗勞恩霍夫激光技術研究所（負責項目協調）
●位于德國漢堡的AurubisAG
●位于德國戈斯拉爾的ElectrocyclingGmbH
●位于德國馬格德堡的弗勞恩霍夫工廠運營與自動化研究所
●位于德國戈斯拉爾的HCStarck鉭鈮有限公司
●位于波蘭格利維采的有色金屬研究所
●位于德國亞琛的激光分析系統及自動化公司
●位于意大利帕雷利亞的OSAIASSpA
●位于意大利都靈的TreTauEngineeringsrl
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