Kako reciklirati tvrdi disk? Google pokušava saznati upravo to

Recikliranje rijetkih zemnih magneta moglo bi smanjiti potrebu za novim resursima i podržati koncept "zelenijih" podatkovnih centara

Ulaboratoriju Google-ovog podatkovnog centra u okrugu Mayes, Oklahoma, istraživači su u jesen 2019. ručno rastavljali stare tvrde diskove kako bi izvadili 5 cm dugačku komponentu poznatu kao magnetna ploča. Sastojeći se od dva snažna rijetka prirodna magneta, magnetna ploča je iznimno važan dio tvrdog diska koji kontrolira glavu za čitanje / pisanje podataka.

Tijekom sljedećih šest tjedana, znanstvenici su sakupili 6100 tih magnetskih dijelova, a svi su bili kvalitetni kao i novi. Magneti su zatim poslani u pogon za proizvodnju tvrdih diskova na Tajlandu, gdje su stavljeni u nove diskovne pogone i, na kraju, ugrađeni u podatkovne centre diljem svijeta.

Ovo je daleko od onoga što se događa s otprilike 22 milijuna diskovnih pogona koji se moraju otpisati u podatkovnim centrima svake godine. U pravilu, kada djelatnik u podatkovnom centru mijenja tvrde diskove - što čini svakih tri do pet godina - zastarjeli diskovi se bez puno pompe režu u komadiće. Time se rijetki ti rijetki prirodni elementi, za koje je bila potrebna velika količina energije i resursa da ih se iskopa i pretvori u magnete, izgube u "moru aluminijskog otpada".

No, već nekoliko godina Google i drugi tehnološki divovi predano rade na tome da to promijene. Zabrinuti mogućim teškoćama u nabavi tog rijetkog metala u budućnosti, kao i problemima u vezi zaštite okoliša povezanim s njegovim vađenjem, tehnološke tvrtke, zajedno s Vladom i akademskom zajednicom, istražuju mogu li umjesto toga "rudariti" tvrde diskove. Do sada su ti njihovi napori izazivali nedovoljnu pozornost javnosti. No, dolaskom Bidena na vlast to bi se moglo promijeniti, njegova administracija je istaknula vladine podatkovne centre kao obećavajući izvor elemenata koji su Americi potrebni ne samo u uređajima za pohranu podataka i potrošnoj elektronici, već i u tehnologijama koje koriste obnovljive izvore energije koji su ključni u borbi protiv klimatskih promjena.

"Magneti su vrlo važni jer sadrže neodimij i disprozij [pripadaju skupini lantanoida u periodnom sustavu, s atomskim brojevima od 57 do 71], koji su neophodni za funkcioniranje električnih vozila i vjetroturbina", kaže Grist Hongyue Jin, znanstvenik sa Sveučilišta Arizona koji proučava recikliranje rijetkih elemenata. Od 17 različitih prirodnih magneta, "ova dva su trenutno najvažnija".

Podatkovni centri, prostori u kojima su smješeni računalni sustavi koja čini infrastrukturu interneta, izvrsno je mjesto za nabavu tih elemenata, upravo zato jer je tamo instalirano najviše diskovnih pogona. Za razliku od tvrdih diskova koji se nalaze unutar osobnih računala, koji kad se pokvare, skupljaju prašinu, u podatkovnim centrima postoji stroga procedura za sigurno prikupljanje i odlaganje starih diskova, radi zaštite podataka.

"Ako kod kuće imate tvrdi disk koji više ne radi, morate ga odnijeti na reciklažu", kaže Kali Frost, doktorandica održivoga razvoja na Sveučilištu Purdue. “Podatkovni centri nam mogu poslužiti kao mjesto nabave milijuna tvrdih diskova. Tvrtke koje upravljaju tim podatkovnim centrima postupaju sa svojim sustavima na najbolji mogući način, fokusirajući se na rješavanje pitanja energetske učinkovitosti i održivosti."

U ukupnoj količini otpada nastalog bacanjem rabljenih tvrdih diskova, samo na SAD otpada gotovo 17 posto - a procjena je da bi, da se svi ti uređaji za pohranu podataka recikliraju, mogli zadovoljiti potražnju za prirodnim magnetima više od 5 posto na svjetskoj razini, ne računajući Kinu, i na taj način pomoći tvrtkama u tehnološkom sektoru kao i promovirati čistu energiju. Konzorcij sastavljen od znanstvenika, tehnoloških tvrtki, proizvođača hardvera i tvrtki koje se bave recikliranjem elektroničkog otpada, nedavno je počeo istraživati kako se ti metali mogu ponovno iskoristiti [kao polazna sirovina] u novom proizvodu.

Konzorcij je 2019. objavio izvješće u kojem je definirao više mogućih rješenja, uključujući brisanje i ponovnu uporabu tvrdog diska, vađenje magnetne ploče iz starog pogona i njena ponovna uporaba u drugom uređaju, prešanje starih magneta i upotreba metalnog praha za proizvodnju novih, te vađenje pročišćenih magneta iz usitnjenih diskovnih pogona. Svaki od tih procesa ima svoje prednosti i mane - ručno vađenje magneta iz starih uređaja zahtijeva intenzivan fizički rad; odvajanje metala od drugih elemenata kemijskim putem može zahtijevati velike količine energije, i kao posljedicu imati otpad koji će trebati zbrinuti - a da bi se vidjelo koji se postupak najviše isplati, mora postoji potražnja na globalnom nivou svih onih koji sudjeluju u procesu proizvodnje i distribucije.

Probiti se na tržište s rabljenim ili recikliranim magnetima je poprilično teško, ističe Jin. "A posebno kada imate malu količinu koja će biti upotrijebljena u novim tehnologijama."

Ipak, neke su tvrtke počele poduzimati prve korake. Google, proizvođač tvrdih diskova Seagate i trgovac tzv. "obnovljenom" elektronikom Recontext (bivši Teleplan), proveli su mali pokus uklanjanjem magnetnih ploča iz šest starih pogona i njihovo ugrađivanje u nove Seagate-ove pogone. Frost kaže da je ta akcija bila "odskočna daska" za veću operaciju provedenu 2019. godine u Google-ovom podatkovnom centru kada je 6 100 ploča izvađeno ponovno iz Seagate-ovih diskova i ugrađeno u nove tvrde diskove u njihovom proizvodnom pogonu. Frost, koja je bila voditeljica tog projekta kaže da tako nešto do sada nije učinjeno.

Rezultati objavljeni u časopis Resources, Conservation and Recycling, pokazuju ne samo da se prirodni magneti na veliko mogu prikupljati i ponovno koristiti, već i to da takav način ima značajne koristi za okoliš. Prema istraživanjima, ponovno upotrebljene magnetne ploče su imale i do 86% manji ugljični otisak [mjera ukupne količine stakleničkih plinova ispuštenih u atmosferu kao rezultat djelovanja pojedinca, organizacije ili države], od novih ploča. Frost kaže da je ova procjena nije u potpunosti uzela u obzir potrošnju električne energije iz lokalne mreže gdje je podatkovni centar smješten. Uzimajući u obzir Google-ovu gotovo neprekidnu upotrebu izvora obnovljive energije u ovom određenom podatkovnom centru, ugljični otisak ponovno korištenih prirodnih magneta je bio još i manji.

Google je ostao ponešto zatvoren po pitanju budućih projekata ali je uputio Grista na javno objavljeni cilj razvoja prilagodljivog procesa recikliranja priridnih magneta. Ines Sousa, Google-ova voditeljica programa utjecaja na okoliš i koautorica gore navedenog istraživanja, kaže da postoji nekoliko izazova koje treba riještiti prije nego što se to ostvari.

To uključuje potrebu za iznimnom čistoćom tijekom recikliranja magneta "budući da su moderni tvrdi diskovi vrlo osjetljivi na male čestice", te činjenicu da se tvrdi diskovi stalno mijenjaju, što rezultira novim dizajnom magneta svakih nekoliko godina.

Seagateov glasnogovornik Greg Belloni rekao je za Grist da je tvrtka "posvećena rješavanju izazova" vezanih uz reciklažu rijetkih zemnih metala, i to u "bliskoj suradnji s kupcima." Jedan od tih kupaca, tehnološka kompanija Dell, istražuje alternativnu metodu recikliranja.

Godine 2019. Dell je pokrenuo pilot-projekt u suradnji sa Seagateom i Recontextom s ciljem prikupljanja magneta iz tvrdih diskova (dobivenih putem Dellovog programa otkupa), njihovog drobljenja, izdvajanja rijetkih zemnih metala i ponovnog korištenja za izradu novih magneta. Do danas je u okviru ove suradnje za reciklažu prikupljeno oko 19.000 funti rijetkih zemnih magneta. Projekt "i dalje ostaje pilot-program dok tražimo načine za njegovo širenje unutar vlastitog poslovanja", izjavila je za Grist glasnogovornica Della, Mel Derome.

Masovna reciklaža rijetkozemnih magneta možda još uvijek nije blizu, no Bidenova administracija mogla bi potaknuti njezin brži razvoj. Putem Instituta za kritične materijale pri Ames National Laboratoryju, američka vlada već ulaže u niz projekata koji imaju za cilj osmišljavanje čišćih i učinkovitijih načina recikliranja rijetkozemnih elemenata iz magneta.U svom nedavnom izvješću o jačanju otpornosti opskrbnih lanaca, predstavnici administracije naglasili su da 4.000 podatkovnih centara pod upravom američke vlade predstavlja “neposrednu priliku” za prikupljanje rijetkozemnih magneta kroz ove istraživačke inicijative financirane iz saveznog proračuna.

JJin smatra da bi ovakav program mogao ukloniti prepreke u reciklaži unutar tehnološke industrije, slično kao što bi Bidenov plan elektrifikacije državne flote mogao dati zamah širem tržištu električnih vozila. Također bi mogao otvoriti put za razvoj novih metoda reciklaže rijetkozemnih magneta u automobilskoj industriji.

"Uspostava novog procesa za 6.000 diskova nije komercijalno isplativa," rekao je Jin, referirajući se na broj tvrdih diskova recikliranih u Googleovoj studiji. "Ali ako govorimo o 4.000 podatkovnih centara, tada je mnogo realnije mijenjati opskrbni lanac i implementirati nove puteve ponovne upotrebe i reciklaže. Zato mi je jako drago to čuti."