在乳清蛋白的幫助下從電子垃圾中提取黃金突然變得有利可圖
千百年來,社會對黃金一直推崇備至。最近,由於其在電子和微電子學、航空航太、醫學、生物技術和奈米技術等領域的技術應用,黃金更是備受推崇。然而,與其他金屬一樣,黃金也是一種不可再生資源。而且價值越來越高。據研究人員稱,一種從廢棄電子產品中回收高純度金的新方法每花一美元就能換回50 美元,他們在起司製作過程中發現了關鍵的黃金過濾物質。
在一項新的研究中,來自瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員詳細介紹了一種可持續的、具有成本效益的從電子廢物中選擇性提取黃金的方法。
研究的通訊作者拉法埃萊-梅贊加(Raffaele Mezzenga)說:”我最喜歡的一點是,我們利用食品工業的副產品從電子垃圾中提取黃金。沒有比這更可持續的了!”
梅贊加所說的食品工業副產品是乳清,也就是製作乳酪時從凝乳中分離出來的牛奶含水部分。在這裡,研究人員將這種乳製品廢料轉化為蛋白質澱粉樣纖維基質,並將其用作吸附劑,選擇性地從電子垃圾中提取金。
在酸性條件和高溫下,乳清蛋白被變性–蛋白質的主要結構被破壞,變成更鬆散、更隨意的結構–導致它們在凝膠中聚集成奈米纖維。凝膠乾燥後形成海綿。
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利用食品工業副產品從電子垃圾中回收黃金的製程示意圖
研究人員從20 塊舊電腦主機板中提取了金屬部件,並將其溶解在酸浴中,使金屬離子化或分離成正離子和負離子。當把蛋白質纖維海綿放入金屬離子溶液中時,金離子就會黏在上面。雖然其他金屬(例如銅和鐵)也能被海綿吸收,但金的吸收效率要高得多。
吸收金離子後,蛋白質纖維海綿受熱,將離子還原成片狀,最後融化成質量約500 毫克的金塊。分析表明,金塊主要由金構成(90.8 wt%),銅和鎳分別佔10.9 wt% 和0.018 wt%。這些發現顯示金塊的純度很高,相當於21 或22 克拉。
在論文中,研究人員證明了他們的方法在商業上的可行性。包括原料採購成本和整個過程的能源成本在內,從電子垃圾中回收1 克黃金的總成本比回收黃金的價值低50 倍。
而且從環保角度來看,這種方法比較好。使用傳統活性碳從電子垃圾中回收1 克黃金會產生約116 克二氧化碳,而蛋白質纖維海綿的碳足跡較低,僅產生約87 克溫室氣體。使用活性碳對環境影響較大的主要原因是,活性碳在生產過程中的能耗較高,這主要是由於使用了不可再生的燃料,再加上活性碳的吸附能力低於海綿。
先前的提金嘗試都有其缺點,例如可擴展性。由於乳清是一種動物性蛋白質,蛋白質纖維海綿可能會比活性碳對生態系統造成更大的破壞。因此,研究人員將探索是否可以用植物性蛋白質(如從豌豆和馬鈴薯中提取的蛋白質)代替乳清。
研究人員計劃將這項技術推向市場。雖然電子垃圾是提取黃金的一個很有前景的起始來源,但他們也在關注其他來源,包括微晶片製造或鍍金過程中產生的工業廢料。
這項研究發表在《先進材料》雜誌。