Електронні відходи «стають» золотом завдяки білкам сиру

Дослідники ETH розробили стійкий метод вилучення золота з електронних відходів за допомогою сироваткових білків

Витягуйте золото з електронних відходів завдяки сиру
Самородок золота 22 кт, отриманий зі старих комп’ютерів у трьох частинах; найбільша з цих секцій має ширину близько 5 мм (Фото: Алан Ковачевич/ETH Zurich)

У середні віки, перетворювати матеріали на золото це була одна з нездійсненних мрій алхіміків.

Сьогодні завдяки революційним дослідженням проф Рафаель Мезценга, відділу наук про здоров’я та технологій Політехніки Цюріха, ця мрія здається набагато ближчою.

Очевидно, дослідники не перетворили інший хімічний елемент на золото, як це мали намір зробити стародавні алхіміки: у центрі дослідження, щойно опублікованого в міжнародному журналі "Advanced Materials", відновлення золота з електронних відходів, або електронне сміття.

Дослідники ETH розробили надзвичайний метод економічний і стійкий для вилучення дорогоцінного металу зі старих комп'ютерних материнських плат, використовуючи білкові нитки, отримані з молочна сироватка, побічний продукт кесарієвої промисловості.

Схеми з відновлюваної сировини для «зеленої» електроніки
Революційні датчики, які можуть заощадити мільйони батарейок
Святий Грааль зеленої хімії: нетоксичні фторхімічні речовини

Золото з електронних відходів: революційний швейцарський метод
За оцінками ООН, ми виробляємо близько 8 кілограмів електронного сміття кожен: але це сміття потенційно дуже дорогоцінне (Фото: Envato)

Електронні відходи: скарб, який не можна недооцінювати

Gli електронні відходи вони є найшвидше зростаючими твердими відходами у світі: у 2023 році, за оцінками ООН, ми виробили приблизно По 8 кг кожен, загалом понад 60 мільйонів тонн: він важить більше, ніж Велика китайська стіна.

З цієї величезної гори електронних відходів, менше 20 відсотків Відень належним чином зібрані та перероблені.

Проте електронні відходи залишаються всередині них дуже дорогоцінні метали які є основоположними для розробки нових технологій у різних сферах застосування, від електроніки до авіакосмічної галузі. Серед цих металівзолото це, безсумнівно, найцінніший, і не тільки через його комерційну цінність.

Як ми читаємо в дослідженні, нещодавно опублікованому в «Додаткові матеріали”, золото було в центрі розвитку людського суспільства протягом тисячоліть: це не просто інертний дорогоцінний метал, а елемент, який «Він має відмінну провідність, пластичність, відбивну здатність, біосумісність і характеристики стабільності», що робить його a фундаментальна складова технологічного розвитку поточний.

Це відбувається в електроніці, в каталізі, ваерокосмічна промисловість і нанотехнології, в медицині та біотехнології.

Золото користується все більшим попитом для цих програм і, враховуючи, що це a невідновлюваний ресурс, як ніколи необхідно визначити стратегію, яка дозволить нам отримувати дорогоцінний метал із відходів, починаючи з електронні відходи і промислові стічні води.

Перший у світі акумулятор, що перезаряджається і... їстівний
Swiss Ecowork Space для переробки електронних відходів
Молоко, вітамін D і остеопороз: який прихований зв'язок?

Білкова фібрильна губка з відкритими іонами золота: новий метод виявився дуже економічним і настільки ж стійким (Фото: Peydayesh M та ін. Advanced Materials 2024)

22-каратний самородок золота зі старих комп’ютерів

Враховуючи зростаючий попит на золото для технологічних застосувань, уже розроблено методи, які дозволяють видобути його з електронних відходів, але це неефективні системи, які потребують величезних ресурсів і часто передбачають використання високотоксичні хімічні речовини.

Розроблений дослідниками в Цюріхська політехніка, на чолі з проф Рафаель Мезценга, від Департаменту наук про здоров’я та технологій, це зовсім інший метод, який використовує губку з ниткоподібні білкові агрегати, отримані з молочної сироватки.

Подвійно стійка система, яка оцінює відходи та вторинні продукти харчової промисловості і дозволяє нам відновлювати дуже дорогоцінний і невідновлюваний матеріал набагато більш економічним і безпечним способом.

Дослідникам вдалося неймовірне: починаючи з 20 старих комп'ютерних материнських плат, вони отримали 22-каратний золотий самородок вагою 450 міліграмів, використовуючи губка білкових фібрил отримують із молочної сироватки (побічний продукт молочної промисловості (який збігається з рідкою частиною молока, що відокремлюється від сирної маси під час сироваріння).

Команда професора, яка входить до 0,1 відсотка найбільш цитованих вчених у світі («Clarivate 2023 Highly Cited Researchers»), виявила, що ниткоподібні білкові агрегати, отримані з сироватки, є надзвичайно корисними. ефективний у вилученні золота з електронних відходів.

Крім того, цей новий метод є дуже стійким і безперечно перспективним від a економічна точка зору: як показують розрахунки цюріхського професора, витрати на постачання вихідних матеріалів, додані до енергетичних витрат на весь процес, становлять в 50 разів менше до вартості видобутого золота.

Дослідження олівіну, «найкращого друга»... діамантів
У Швейцарії дозрівання сиру також є інноваційним
Двадцять швейцарських франків сріблом як данина сонячній енергії

Вилучення золота з відходів завдяки хімії: навч
Хімічний процес вилучення золота: іони прилипають до губки білкових фібрил (Фото: Peydayesh M та ін. Advanced Materials, 2024/ETH Zurich)

Від електронних відходів до чистого золота: багатообіцяючі майбутні перспективи

Щоб зробити фібрильну губку, Мохаммад Пейдайеш та інші вчені з команди Рафаеля Мезценги денатурували сироватковий протеїн завдяки обробці на основі кислоти, щоб вони агрегували в білкові нанофібрили у формі гелю. Потім вони висушили гель, створивши губку, яка використовувалася для вилучення золота з електронних відходів.

Метали вилучені з 20 материнських плат старі комп'ютери були розчинені в a кислотна ванна, яка іонізувала метали.

Потім вчені вставили губку білкового волокна в розчин іонів металу, і іони золота прилипли до білкових ниток.

Нарешті вони нагріли губку, щоб перетворити іони золота на пластівці, відновити їх і розплавити в золотий самородок.

Остаточним результатом експерименту є самородок вагою приблизно 450 міліграмів складений для 91 відсоток із золота (у 22-каратному золоті частки складають 91,6 відсотка).

Тепер вчені хочуть продовжити розвиток цієї технології: її можна використовувати для вилучення дорогоцінного металу з інших джерел, наприклад промислових відходів. виробництво мікрочіпів або процеси нанесення золота.

Інший цікавий аспект для дослідження стосується можливості виробництва білкових фібрильних губок, починаючи з інші багаті білком субпродукти або з інших відходів харчової промисловості.

"Найбільше мені подобається те, що ми використовуємо побічний продукт харчової промисловості для виробництва золота з електронних відходів", - пояснив Раффаеле Меззенга.

Цей метод, зауважує професор, перетворює два відходи у золото: «Ви не можете стати більш стійким, ніж це!».

Чорнило з відпрацьованих масел: екологічна інновація ІсусХем
Інноваційний цирк, який представлятиме майбутнє економіки
У таємницях Zwischgold,… наноматеріалу Середньовіччя

Вилучення золота з відходів завдяки хімії: навч
Художня фотографія, на якій детально показано білкову фібрильну губку, використану в експерименті (Фото: Mohammad Peydayesh/ETH Zurich)