Świat każdego roku produkuje ok. 50 milionów ton elektrośmieci, z czego jedynie 20 proc. jest poddawane recyklingowi. Problem ten narasta, a według prognoz do 2030 roku globalna ilość odpadów elektronicznych może osiągnąć nawet 80 milionów ton rocznie. W obliczu tego wyzwania naukowcy poszukują innowacyjnych sposobów na efektywne odzyskiwanie cennych surowców z elektroniki, takich jak złoto.
Czytaj też: Szokujące prognozy naukowców na temat elektrośmieci. Liczby przyprawiają o zawrót głowy
Zespół pod kierownictwem prof. Alirezy Abbaspourrada i prof. Amina Zadehnazari’ego z Cornell University znalazł odpowiedź na ten problem. Uczeni opracowali metodę wykorzystującą tzw. kowalencyjne sieci organiczne (VCOF), które pozwalają na selektywne wychwytywanie złota z odpadów elektronicznych z efektywnością sięgającą aż 99,9 proc. Badania zostały opublikowane na łamach czasopisma Nature Communications.
Złoto z elektrośmieci to podwójna korzyść dla środowiska
Choć elektrośmieci kojarzą się głównie z bezużytecznym złomem, zawierają one znaczne ilości cennych metali. Przykładowo, jedna tona odpadów elektronicznych może zawierać co najmniej 10 razy więcej złota niż tona rudy pozyskanej z ziemi.
Czytaj też: Elektrośmieci – czym są i czy stanowią zagrożenie?
Tradycyjne metody odzyskiwania tego metalu są jednak niebezpieczne dla środowiska, ponieważ wykorzystują toksyczne substancje, takie jak cyjanek. Nowa technologia opracowana przez prof. Zadehnazari’ego eliminuje konieczność stosowania szkodliwych chemikaliów dzięki wykorzystaniu procesu chemisorpcji – pochłaniania metali za pomocą specjalnych struktur organicznych.
Sercem innowacji jest materiał TTF-COF (ang. tetrathiafulvalene-covalent organic framework), który charakteryzuje się bogactwem związków siarki, pierwiastka, z którym złoto naturalnie tworzy silne wiązania chemiczne. Materiał ten okazał się wyjątkowo trwały, zachowując swoją efektywność nawet po 16 cyklach regeneracji.
Najbardziej przełomową częścią odkrycia jest jednak wykorzystanie odzyskanego złota do redukcji emisji CO2 – głównego gazu cieplarnianego przyczyniającego się do globalnego ocieplenia. Złoto w strukturze VCOF działa jako katalizator w procesie karboksylacji CO2, który przebiega w stosunkowo łagodnych warunkach – przy ciśnieniu atmosferycznym i temperaturze zaledwie 50oC.
Proces ten pozwala na przekształcenie dwutlenku węgla w wartościowe związki organiczne, które mogą być wykorzystywane w przemyśle chemicznym. Dzięki temu naukowcy proponują rozwiązanie dwóch kluczowych problemów: rosnącej góry elektrośmieci i nadmiaru CO2 w atmosferze.
Prof. Alireza Abbaspourrad zwraca uwagę na to, jak istotne jest selektywne pozyskiwanie złota i innych cennych pierwiastków z elektroniki:
Biorąc pod uwagę, ile złota i innych metali trafia do urządzeń elektronicznych, ważne jest, by opracować metody pozwalające odzyskać te surowce w sposób bezpieczny i efektywny.
Odkrycie może zrewolucjonizować podejście do recyklingu elektrośmieci i walki ze zmianami klimatu. Choć technologia znajduje się na wczesnym etapie rozwoju, już teraz budzi duże zainteresowanie wśród przemysłu zrównoważonych technologii.