Können Festplatten recycelt werden? Google versucht es herauszufinden – Mutter Jones

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In einem Labor In einem Google-Rechenzentrum in Mayes County, Oklahoma, verbrachten Forscher den Herbst 2019 damit, alte Festplatten von Hand zu zerlegen, um eine zwei Zoll lange Komponente, die als Magnetbaugruppe bekannt ist, herauszuziehen. Die Magnetbaugruppe besteht aus zwei starken Seltenerdmagneten und ist ein wichtiger Muskel innerhalb der Festplatte, der einen Aktuatorarm steuert, der es dem Gerät ermöglicht, Daten zu lesen und zu schreiben.

Innerhalb von sechs Wochen entnahmen die Wissenschaftler 6.100 dieser Magnetmuskeln, praktisch alle wie neu. Die Magnete wurden dann an eine Produktionsstätte für Festplatten in Thailand geliefert, wo sie in neue Laufwerke eingebaut und schließlich in Rechenzentren auf der ganzen Welt eingesetzt wurden.

Dies ist weit entfernt von dem, was mit den geschätzten 22 Millionen Festplatten passiert, die jedes Jahr aus nordamerikanischen Rechenzentren altern. Wenn ein Betreiber eines Rechenzentrums alte Laufwerke gegen neue austauscht – wie alle drei bis fünf Jahre –, werden die ausrangierten Laufwerke in der Regel kurzerhand geschreddert. Die Seltenen Erden, die viel Energie und Ressourcen verbrauchten, um sie abzubauen und in Magnete zu verwandeln, gehen in einem Meer aus Aluminiumschrott verloren.

Aber seit einigen Jahren arbeiten Google und andere in der Technologiebranche im Stillen daran, dies zu ändern. Besorgt über künftige Lieferengpässe bei Seltenerdmetallen sowie die Umweltbelastung durch den Abbau von Seltenen Erden, die ihre grünen Referenzen trübt, prüfen Technologieunternehmen zusammen mit Partnern aus Wissenschaft und Regierung, ob sie stattdessen Festplatten abbauen können . Bisher haben diese Bemühungen wenig öffentliche Aufmerksamkeit erregt. Aber sie könnten unter der Biden-Regierung einen Schub bekommen, die kürzlich die Festplatten von Regierungsrechenzentren als vielversprechende Quelle für die Seltenen Erden bezeichnet hat, die Amerika nicht nur für Datenspeicher und Unterhaltungselektronik braucht, sondern auch für Energietechnologien, die der Schlüssel zum Kampf sind Klimawandel.

„Festplattenmagnete sind wichtig, weil sie Neodym und Dysprosium enthalten, die für Elektrofahrzeuge und Windkraftanlagen unerlässlich sind“, sagte Hongyue Jin, ein Wissenschaftler an der University of Arizona, der das Recycling von Seltenen Erden erforscht Mahlgut. Von den 17 verschiedenen Seltenerdelementen „sind diese beiden derzeit die wichtigsten und kritischsten“.

Rechenzentren, Computerlager, die das physische Rückgrat des Internets bilden, sind ein großartiger Ort, um diese Elemente zu finden. Sie sind die weltweit größten Verbraucher von Festplattenlaufwerken, die eine der größten Endanwendungen für Seltenerdmagnete darstellen. Im Gegensatz zu den Festplatten in Personalcomputern, die am Ende ihrer Lebensdauer in den Kellern der Menschen verstauben, haben Rechenzentrumsbetreiber strenge Protokolle für das Sammeln und Entsorgen alter Festplatten, um die Datensicherheit zu gewährleisten.

„Eine Festplatte in Ihrem Computer zu Hause erfordert, dass Sie als Verbraucher sie zu einem Recyclingunternehmen bringen“, sagte Kali Frost, Doktorandin für industrielle Nachhaltigkeit an der Purdue University. „Rechenzentren liefern bereits Millionen von Festplatten. Die Unternehmen, die diese Rechenzentren betreiben, wollen sie bestmöglich handhaben und zunehmend auf Nachhaltigkeit optimieren.“

Allein die USA erzeugen fast 17 Prozent aller gebrauchten Festplattenlaufwerke – den größten Anteil weltweit – und Forscher schätzen, dass, wenn all diese Datenspeichergeräte recycelt würden, sie mehr als 5 Prozent des gesamten Bedarfs an Seltenerdmagneten außerhalb Chinas decken könnten , was möglicherweise dazu beiträgt, die Nachfrage des Informationstechnologiesektors sowie der Unternehmen für saubere Energie zu decken. Ein Konsortium aus US-Forschern, Technologieunternehmen, Hardwareherstellern und Recyclingunternehmen für Elektronikschrott hat vor kurzem damit begonnen, genau zu untersuchen, wie diese Seltenen Erden wieder geerntet und ihnen ein zweites Leben gegeben werden können.

Im Jahr 2019 veröffentlichten diese Interessengruppen einen Bericht, in dem eine Reihe potenzieller Strategien aufgezeigt wurden, darunter das Abwischen und Wiederverwenden ganzer Festplattenlaufwerke, das Entfernen und Wiederverwenden der Magnetbaugruppen, das Schleifen alter Festplattenmagnete und die Verwendung des Pulvers zur Herstellung neuer und das Extrahieren gereinigte Seltenerdelemente aus geschredderten Laufwerken. Jede dieser Strategien hat ihre eigenen Herausforderungen – das Entfernen von Magnetbaugruppen von Hand ist arbeitsintensiv; Die Gewinnung von Seltenen Erden aus der Technologie kann chemisch oder energieintensiv sein und erhebliche Abfälle produzieren – und für eine Skalierung müssen zahlreiche Akteure in den globalen Lieferketten miteinbezogen werden.

Selbst die relativ geringfügigen Anpassungen der Lieferkette, die erforderlich sind, um gebrauchte oder recycelte Seltenerdmagnete in neuen Laufwerken zu platzieren, „sind schwierig“, sagte Jin. „Und vor allem, wenn man mit einer neuen Technologie schon ab einem kleinen Betrag anfangen muss.“

Dennoch haben einige Unternehmen mit den ersten Schritten begonnen. Im Jahr 2018 führten Google, der Festplattenhersteller Seagate und der Elektronikaufbereiter Recontext (ehemals Teleplan) ein kleines Demonstrationsprojekt durch, bei dem die Magnetbaugruppen von sechs Festplatten entfernt und in neue Festplatten von Seagate eingesetzt wurden. Diese Demonstration, sagt Frost, war der „Katalysator“ für die größere Studie von 2019, bei der 6.100 Magnetbaugruppen aus Seagate-Festplatten in einem Google-Rechenzentrum extrahiert wurden, bevor sie in einer Seagate-Fertigungsstätte in neue Festplatten eingebaut wurden. Frost, der die Studie 2019 leitete, glaubt, dass dies die größte Demonstration dieser Art ist, die jemals durchgeführt wurde.

Die Ergebnisse, die in einer kommenden Ausgabe der Zeitschrift veröffentlicht werden Ressourcen, Erhaltung und Recycling, zeigte nicht nur, dass Seltenerd-Magnete in größerem Maßstab geerntet und wiederverwendet werden können, sondern dass dies auch erhebliche Vorteile für die Umwelt mit sich bringt: Insgesamt hatten wiederverwendete Magnetbaugruppen einen um 86 Prozent geringeren CO2-Fußabdruck als neue, so die Studie . Frost sagt, dass diese Schätzung den Energiemix des lokalen Stromnetzes, in dem das Rechenzentrum betrieben wurde, konservativ berücksichtigte. Wenn man bedenkt, dass Google in diesem speziellen Rechenzentrum fast rund um die Uhr erneuerbare Energien nutzt, war die CO2-Bilanz der wiederverwendeten Magnete sogar noch geringer.

Google wollte nicht sagen, ob Nachfolgeprojekte in Arbeit sind, wies aber darauf hin Mahlgut in Richtung seines öffentlich angekündigten Ziels, ein skalierbares Recyclingverfahren für Seltenerdmagnete zu entwickeln. Laut Ines Sousa, Managerin des Umweltverträglichkeitsprogramms für Zulieferer bei Google und Mitautorin der neuen Studie, müssen noch einige Herausforderungen gemeistert werden, bevor dies Realität wird.

Dazu gehören die Forderung nach extremer Sauberkeit beim Magnetrecycling, „da moderne Festplatten sehr empfindlich auf kleine Partikel reagieren“ und die Tatsache, dass sich Festplatten ständig ändern und alle paar Jahre neue Magnetdesigns entstehen.

„Es besteht die Möglichkeit, das Magnetdesign zwischen den Generationen konstant zu gestalten, damit der Wiederverwendungsprozess skaliert werden kann“, sagte Sousa.

Seagate-Sprecher Greg Belloni sagte Mahlgut dass das Unternehmen „verpflichtet ist, in enger Zusammenarbeit mit den Kunden an der Lösung der Komplexität“ des Seltenerd-Recyclings zu arbeiten. Ein anderer seiner Kunden, der Computerhersteller Dell, untersucht einen anderen Recycling-Ansatz.

Im Jahr 2019 startete Dell ein Pilotprogramm mit Seagate und Recontext, um Magnete von Computerfestplatten zu gewinnen, die über ein Rücknahmeprogramm von Dell gesammelt wurden, sie zu zerkleinern, die Seltenen Erden zu extrahieren und sie zur Bildung neuer Magnete zu verwenden. Bis heute wurden im Rahmen dieser Zusammenarbeit etwa 19.000 Pfund Seltenerdmagnete für das Recycling geerntet. Das Projekt „bleibt ein Pilotprogramm, während wir weiterhin nach Möglichkeiten suchen, innerhalb unserer eigenen Operationen zu skalieren“, sagte Dell-Sprecher Mel Derome Mahlgut.

Obwohl es Jahre dauern kann, bis Seltenerdmagnete mit irgendeinem Ansatz massenhaft recycelt werden, könnte die Biden-Regierung dazu beitragen, diese Bemühungen zu beschleunigen. Über das Critical Materials Institute des Ames National Laboratory finanziert die Bundesregierung bereits mehrere Projekte, die sich auf die Entwicklung saubererer und effizienterer Verfahren zum Recycling von Seltenerdelementen aus Magneten konzentrieren. In einem kürzlich veröffentlichten Bericht über die Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Lieferkette schrieben Verwaltungsbeamte, dass die 4.000 von der US-Regierung betriebenen Rechenzentren eine „kurzfristige Gelegenheit“ darstellen, Seltenerdmagnete mit dieser Art von staatlich finanzierter Forschung und Entwicklung zu gewinnen.

Jin sagt, dass ein solches Programm Hindernisse für das Recycling in der gesamten Technologiebranche abbauen könnte, ähnlich wie der Plan der Biden-Regierung, die Bundesflotte zu elektrifizieren, den breiteren Elektrofahrzeugmarkt ankurbeln könnte. Es könnte auch die Grundlage für den Elektrofahrzeugsektor legen, um eigene Ansätze zum Recycling von Seltenerdmagneten zu entwickeln.

„Die Etablierung eines neuen Verfahrens für 6.000 Laufwerke ist nicht wirklich wirtschaftlich“, sagte Jin und bezog sich dabei auf die Anzahl der in der Google-Studie recycelten Festplattenmagneten. „Aber wenn wir von 4.000 Rechenzentren sprechen, ist es sinnvoller, die Lieferkette zu ändern und neue Wiederverwendungs- und Recyclingwege zu implementieren. Daher freue ich mich sehr, das zu hören.“