Золотой самородок, полученный из материнских плат компьютеров, состоит из трех частей. Самая большая из этих частей имеет ширину около пяти миллиметров. Фото: ETH Zurich / Алан Ковачевич
Преобразование основных материалов в золото было одной из недостижимых целей алхимиков прошлого. Теперь профессор Раффаэле Мецценга с факультета медицинских наук и технологий ETH Zurich осуществил современную параллель этому поиску. Хотя он не превратил ни один химический элемент в золото, как мечтали алхимики, он успешно извлек золото из электронных отходов, используя побочный продукт процесса производства сыра.
Электронные отходы содержат множество ценных металлов, включая медь, кобальт и даже значительные количества золота. Восстановление этого золота из вышедших из употребления смартфонов и компьютеров является привлекательным предложением ввиду растущего спроса на драгоценный металл. Однако разработанные на сегодняшний день методы восстановления являются энергоемкими и часто требуют использования высокотоксичных химикатов. Теперь группа под руководством профессора ETH Меззенги разработала очень эффективный, экономически выгодный и, прежде всего, гораздо более устойчивый метод: с помощью губки, сделанной из белковой матрицы, исследователи успешно извлекли золото из электронных отходов.
Селективная адсорбция золота
Для производства губки Мохаммад Пейдаеш, старший научный сотрудник группы Mezzenga, и его коллеги 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.
Чтобы восстановить золото в ходе лабораторного эксперимента, команда собрала электронные платы из 20 старых компьютерных материнских плат и извлекла металлические детали. Они растворили эти части в кислота ванну, чтобы ионизировать металлы.
Как извлекается золото: Ионы золота прилипают к губке из белковых фибрилл. Авторы и права: Пейдаеш М. и др. «Продвинутые материалы», 2024, адаптированная версия
Когда они поместили губку из белковых волокон в раствор ионов металлов, ионы золота прилипли к белковым волокнам. Ионы других металлов также могут прилипать к волокнам, но ионы золота делают это гораздо эффективнее. Исследователи продемонстрировали это в своей статье, которую они опубликовали в журнале. Передовые материалы.
Следующим шагом исследователи нагрели губку. Это превратило ионы золота в хлопья, которые ученые впоследствии переплавили в золотой самородок. Таким образом они получили самородок весом около 450 миллиграммов из 20 материнских плат компьютера. Самородок на 91 процент состоял из золота (остальная часть — из меди), что соответствует 22 каратам.
Экономически жизнеспособный
Новая технология коммерчески жизнеспособна, как показывают расчеты Mezzenga: затраты на закупку исходных материалов, добавленные к затратам на электроэнергию на весь процесс, в 50 раз ниже стоимости золота, которое можно извлечь.
Далее исследователи хотят разработать технологию, чтобы подготовить ее к выходу на рынок. Хотя электронные отходы являются наиболее перспективным исходным продуктом, из которого хотят извлечь золото, существуют и другие возможные источники. К ним относятся промышленные отходы производства микрочипов или процессов золотого покрытия. Кроме того, ученые планируют выяснить, смогут ли они производить губки из белковых фибрилл из других богатых белком побочных продуктов или отходов пищевой промышленности.
«Больше всего мне нравится то, что мы используем побочные продукты пищевой промышленности для получения золота из электронных отходов», — говорит Меззенга. По сути, отмечает он, этот метод превращает два продукта отходов в золото. «Вы не можете быть более устойчивым, чем это!»
Ссылка: «Извлечение золота из электронных отходов с помощью амилоидных аэрогелей пищевых отходов», Мохаммад Пейдайеш, Энрико Боски, Феликс Донат и Раффаэле Меззенга, 23 января 2024 г., Передовые материалы.
DOI: 10.1002/adma.202310642