محققان دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد روشی سازگار با محیط زیست برای بازیافت و خالص‌سازی فلزات ایجاد کرده‌اند. این کشف با استفاده از گوشواره‌های طلای یک امانت فروشی در گوتنبرگ می‌تواند صنعتی را تغییر دهد که در حال حاضر به مقادیر زیادی نفت فسیلی وابسته است.
مارک فورمن، دانشیار شیمی، می‌گوید: “فلزات خالص در یک جامعه مدرن کاربردهای زیادی دارند، به ویژه برای توسعه فناوری‌های سبز. تحقیقات ما نشان می‌دهد که چگونه صنعت فلز می‌تواند انتقال از حلال‌های فسیلی به حلال‌های زیستی را تسریع بخشد.”
طلا نه تنها یک فلز گرانبها است که نمادی از ثروت در جواهرات و شمش‌های طلا است. یک تلفن هوشمند معمولی حاوی کمی بیش از 0.03 گرم طلا است و این فلز در بیشتر وسایل الکترونیکی روزمره که در اطراف خود داریم یافت می‌شود. همچنین در قطعات برای صنعت هوافضا مهم است. برای بسیاری از کاربردها، طلا با فلزات دیگر مخلوط می‌شود که پس از بازیافت ورق طلای ارزشمند، باید حذف شوند. در این فرآیند از حلال‌های آلی مانند گازوئیل فسیلی استفاده می‌شود.
فورمن می‌گوید”حتی اگر گازوئیل مورد استفاده در تولید و بازیافت فلزات سوخته نشود، دلایل خوبی برای روی‌آوردن به جایگزین‌های سوخت فسیلی وجود دارد. به عنوان مثال، در تولید نفت، متان که گاز گلخانه‌ای بدتر از دی‌اکسید کربن است. وی در ادامه افزود مقدار زیادی نفت خام حاوی هیدروکربن‌های معطر سمی است که به سیستم عصبی آسیب می‌رساند و بنابراین تنفس انسان‌ها و حیوانات خطرناک است.
ضایعات طلا با استفاده از سوخت زیستی کاملاً تمیز می‌شود
مارک فورمن به همراه همکارانش در چالمرز راهی برای استفاده از بیودیزل به جای گازوئیل فسیلی پیدا کرده است که می‌تواند از محصولات باقی‌مانده از صنعت جنگل و خمیر تولید شود و به عنوان سوخت با نام تجاری HVO100 به فروش می‌رسد. بیودیزل تقریباً هیچ هیدروکربن معطری ندارد.
در روش محققین، ضایعات طلا – معمولاً به شکل گوشواره‌های کوچکی که مارک فورمن از امانت فروشی محلی خود می‌خرد – در مخلوطی از اسید هیدروکلریک و اسید نیتریک (آکوا رژیا) حل می‌شود. طلای موجود در جواهرات آلیاژی با فلزات دیگر از جمله نقره است و این منجر به رسوب نقره به صورت جامد به صورت کلرید نقره می‌شود. تنها در دو مرحله دیگر، طلای خالص از محلول استخراج می‌شود. ابتدا HVO100 و ماده شیمیایی مالونامید اضافه می‌شود و در مرحله دوم کل مخلوط با آب نمک معمولی تکان داده می‌شود. روش استفاده شده توسط محققان Chalmers حتی “سبز”تر است، زیرا مالونومید از زیست توده تجدید پذیر ساخته شده است که جایگزین مواد ش
یمیایی سمی و سرطان‌زا است که به طور سنتی برای خالص‌سازی ضایعات طلا استفاده می‌شود.
“روش ما روشی سازگار با محیط زیست برای استخراج طلای خالص از مخلوطی از بسیاری از فلزات است. مطالعات مشابهی در گذشته انجام شده است اما خلوص طلا به این میزان بالا به دست نیامده است. ترکیب بیودیزل و مالونومید نیز خاص است زیرا که مارک فورمن می‌گوید: HVO100 هم بسیار تمیز است و هم در آزمایشگاه عالی عمل می‌کند، شما نیازی به سفارش خاصی ندارید، فقط باید به نزدیک‌ترین ایستگاه بروید و قوطی خود را دوباره پر کنید.
روشی برای خالص‌سازی بسیاری از فلزات
به طور معمول، زمانی که فلزات استخراج می‌شوند یا بازیافت می‌شوند، به مقادیر زیادی حلال‌های فسیلی نیاز است، اما این مورد لزومی ندارد و روش توسعه‌یافته توسط محققان Chalmers می‌تواند برای فلزات بیشتر از طلا استفاده شود. یک مثال مهم مس است، فلزی که به عنوان رسانا در قطعات الکترونیکی بسیار رایج است. تنها در سال 2022، بیش از 26 میلیون تن مس در جهان استفاده شده است و بر اساس گزارش شرکت تحلیلی GlobalData، بیش از 695 معدن مس فعال در سطح جهان وجود دارد. حدود 75 درصد از معادن مس جهان از حلال‌های فسیلی برای خالص‌سازی فلز استفاده می‌کنند و بسته به اندازه، یک معدن تا 1000 تن حلال برای تصفیه مس استخراج شده در آنجا نیاز دارد. حلال‌هایی که می‌توانند با بیودیزل جایگزین شوند.
از همین روش می‌توان برای خالص‌سازی و بازیافت بسیاری از فلزات مهم اجتماعی دیگر مانند پلاتین که در کاتالیزورها استفاده می‌شود استفاده کرد. نیکل و کبالت در باتری‌ها؛ اورانیوم و پلوتونیوم برای صنعت هسته‌ای؛ و عناصر کمیاب خاکی موارد اخیر پیش‌نیازی برای توسعه سریع وسایل الکترونیکی روزمره مانند تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها هستند و برای فناوری سبز مدرن مانند توربین‌های بادی و وسایل نقلیه الکتریکی مهم هستند.
“مطالعه ما همچنین اولین مطالعه‌ای است که نشان می‌دهد روشی که ما توسعه داده ایم کلی است و می‌تواند برای انواع فلزات اعمال شود. تاکنون فلزی پیدا نکرده ام که نتوان آن را با بیودیزل دوستدار محیط زیست به جای حلال‌های فسیلی خالص کرد.” مارک فورمن، که اکنون به توسعه و اصلاح روش خود برای بازیافت باتری‌های خانگی ادامه می‌دهد، می‌گوید: صنعت فلز محافظه‌کار است، اما در اینجا می‌توانیم روشی ساده و مؤثر برای دستیابی به تغییر سبز برای صنعت نشان دهیم.
مقاله علمی استخراج با حلال پایدار طلا و سایر فلزات با مواد شیمیایی زیست‌توده در مجله RSC Sustainability منتشر شده است. نویسندگان این مطالعه مارک فورمن، ریچارد جوهانسون، گلوریا ماریوتی، اینگمار پرسون، بهابیتو تبیکاچوا و میخائیل تیومنتسف هستند. محققان در دانشگاه فناوری چالمرز و دانشگاه علوم کشاورزی سوئد، SLU فعال هستند.
.Materials provided by Chalmers University of Technology. Note: Content may be edited for style and length
