Comparative elemental composition of mobile phones of different generations and consequences for recycling
Müller, Axel; Larsen, Erik; Silva, Camilo Andres Mena; Tobiczyk, Kornel Mateusz
Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften (2026)
37 références bibliographiques
publication en ligne: Oct 12, 2026
manuscrit accepté: Sep 11, 2026
révision final du manuscrit reçu: Sep 9, 2026
révision du manuscrit demandée: Jul 16, 2026
manuscrit reçu: Apr 16, 2026
DOI: 10.1127/zdgg/0552
Abstract
This study presents a bulk chemical analysis of three smartphones to illustrate their variable and complex elemental composition, as well as the diverse minerals required for their production. The objective is to perform chemical analyses of these smartphones by employing various comminution techniques, including high-voltage pulse-power electrical fragmentation. The determined elemental compositions are used to estimate the annual raw material consumption for smartphone production. Furthermore, the data obtained from the smartphones are compared to data from feature phones analysed approximately ten years ago, highlighting changes in raw material usage in mobile phones over the past decade. Of the 72 elements analysed, 53 were found to be present in detectable concentrations in smartphones. Only Au, Pd, Ag, Co, Cu, along with Li, Ni, and W, display concentrations that exceed the current mining cut-off grade (MCOG), indicating that recycling may be economically viable for these elements. When comparing today’s smartphone data with the chemistry of feature phones from about a decade ago, significant differences in the concentrations of precious and rare metals are evident. The most valuable precious and rare metals, including Au, Ag, Ni, Ta, and In are present in higher concentrations in feature phones than in modern smartphones. The decreased concentration of these elements, particularly Au, in modern smartphone e-waste makes recycling less economically viable. The findings underscore that the chemistry of mobile phone e-waste changes over time, indicating that recycling methodologies must be continually adjusted.
Kurzfassung
In dieser Studie wird die chemische Zusammensetzung von drei Smartphones untersucht, um ihre variable und komplexe Elementverteilung sowie die Vielzahl der für ihre Herstellung benötigten Mineralien zu veranschaulichen. Ziel ist es, die chemische Analyse dieser Smartphones mit höchstmöglicher Genauigkeit durchzuführen, indem verschiedene Aufbereitungstechniken, einschließlich der hochspannungsbasierten Pulsstromfragmentierung, eingesetzt werden. Die ermittelten Elementzusammensetzungen werden genutzt, um den jährlichen Rohstoffverbrauch für die Smartphoneproduktion abzuschätzen. Darüber hinaus werden die aus den Smartphones gewonnenen Daten mit Daten von Feature-Phones verglichen, die vor etwa zehn Jahren analysiert wurden, um Veränderungen im Rohstoffeinsatz in Mobiltelefonen im vergangenen Jahrzehnt aufzuzeigen. Von den 72 analysierten Elementen konnten 53 in nachweisbaren Konzentrationen in Smartphones identifiziert werden. Lediglich Au, Pd, Ag, Co, Cu sowie Li, Ni und W weisen Konzentrationen auf, die den aktuellen „Mining Cut-Off Grade” (MCOG) überschreiten, was darauf hinweist, dass das Recycling dieser Elemente wirtschaftlich rentabel sein kann. Beim Vergleich der heutigen Smartphone-Daten mit der chemischen Zusammensetzung von Feature-Phones von vor etwa einem Jahrzehnt werden deutliche Unterschiede in den Konzentrationen von Edel- und Sondermetallen sichtbar. Die wertvollsten Edel- und Sondermetalle, darunter Au, Ag, Ni, Ta, und In liegen in Feature-Phones in deutlich höheren Konzentrationen vor als in modernen Smartphones. Die verringerte Konzentration dieser Elemente, insbesondere von Au, in modernem Smartphone-Elektroschrott macht das Recycling wirtschaftlich weniger attraktiv. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass sich die chemische Zusammensetzung von Mobiltelefon-Elektroschrott im Laufe der Zeit verändert, was darauf hinweist, dass Recyclingtechnologien kontinuierlich angepasst werden müssen.
Mots-clefs
smartphone chemistry • feature phone chemistry • e-waste • raw materials • recycling • Smartphone-Chemie • Feature-Phone-Chemie • Elektroschrott • Rohstoffe • Recycling