Электронные отходы являются наиболее быстрорастущими твердыми отходами в мире. Так, по некоторым оценкам ожидается, что их объем в 2023 году достиг 61,3 млн т. Золото является одним из самых ценных компонентов электронных отходов, и его извлечение может быть весьма прибыльным. Однако сегодня методы его адсорбции в промышленных масштабах неэффективны и ресурсоемки, поэтому спрос на более эффективные технологии для извлечения золота из электронного мусора постоянно растет.
Исследователи из ETH Zurich* разработали новый экономически недорогой и экологичный метод извлечения золота из материнских плат электронных отходов. Метод основан на использовании в качестве нового адсорбента для извлечения металла губки из белковых амилоидных нанофибрилл (аэрогель AF), получаемых из сыворотки — побочного продукта молочной промышленности.
По словам ученых, этот новый метод превращения отходов в золото. Исследования показали, что аэрогель AF обладает замечательной адсорбционной способностью и селективностью по отношению к золоту, что делает его эффективным адсорбентом для его извлечения. Более того, аэрогели AF являются эффективными шаблонами для преобразования ионов золота в монокристаллические хлопья за счет роста этого драгметалла вдоль плоскости. В результате процесс дает золотые слитки высокой чистоты, состоящие из ≈90,8% по весу золота (21–22 карата) со следовыми количествами других металлов.
Селективная адсорбция золота
Для изготовления губки швейцарские ученые денатурировали сывороточные белки в кислых условиях и при высоких температурах, так что они агрегировались в белковые нанофибриллы в геле. Затем ученые высушили гель, создав губку из этих белковых фибрилл.
Из 20 старых компьютерных материнских плат были извлечены металлические части, которые затем растворили в кислотной ванне, чтобы ионизировать металлы. Затем губку из белкового волокна поместили в раствор с ионами металлов, ионы золота прилипли к белковым волокнам. Другие ионы металлов также могут прилипать к волокнам, но ионы золота делают это гораздо эффективнее.
Белковые фибриллы AF способны не только эффективно цеплять ионы золота, но также могут преобразовывать эти ионы в наночастицы золота и элементарные монокристаллические хлопья, которые ученые впоследствии расплавили в золотой слиток.
Экономически выгодно
Чтобы установить экономическую целесообразность извлечения золота из электронных отходов с использованием аэрогеля AF и подчеркнуть его потенциал для масштабируемости, была проведена упрощенная технико-экономическая оценка. Результат показал, что **общая стоимость, связанная с извлечением 1 г золота из электронных отходов с использованием аэрогеля AF, включая как материальные, так и технологические расходы, составляет 1,1$.** Учитывая преобладающую рыночную стоимость ≈50$ за грамм для 22-каратного золота, эти результаты подчеркивают экономическое преимущество извлечения золота из электронных отходов с использованием аэрогеля AF.
В дальнейшем исследователи хотят подготовить эту технологию к выходу на рынок. Хотя электронные отходы являются наиболее перспективным исходным продуктом, есть и другие возможные источники. К ним относятся промышленные отходы от производства микрочипов или процессов золочения. Кроме того, планируется выяснить, можно ли производить губки из белковых фибриллярных материалов из других богатых белком побочных продуктов или отходов пищевой промышленности.
Использованы материалы: ethz.ch; onlinelibrary.wiley.com