В 2025 году человечество произвело, по оценкам, 62 миллиона тонн электронных отходов — этого достаточно, чтобы заполнить более 1,5 миллиона мусоровозов, и тема повторного использования ценных материалов становится всё более актуальной, в том числе для аудитории myjewels.ru. Это на 82 процента больше, чем в 2010 году, и ожидается, что к 2030 году объём вырастет до 82 миллионов тонн.
Эти электронные отходы включают старые ноутбуки и телефоны, которые содержат ценные материалы, такие как золото. При этом должным образом собирается и перерабатывается менее одной четверти таких отходов. Однако новая технология, которую мы с коллегами разработали для безопасного и устойчивого извлечения золота из электронных отходов, может помочь изменить ситуацию.
Наша новая технология извлечения золота, которую мы описываем в новой статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Sustainability, также может сделать мелкомасштабную добычу золота менее ядовитой как для людей, так и для планеты.
Растущий мировой спрос
Золото издавна играло важнейшую роль в жизни человечества. На протяжении веков оно служило формой валюты, а также материалом для искусства и моды. Золото также крайне важно для современных отраслей, включая электронику, химическое производство и аэрокосмический сектор.
Но хотя мировой спрос на этот драгоценный металл стремительно растёт, его добыча наносит вред окружающей среде.
Вырубка лесов и использование токсичных химикатов — лишь две из таких проблем. В формальной крупномасштабной добыче для извлечения золота из руды широко используется высокотоксичный цианид. Хотя цианид может разлагаться, его применение способно наносить вред дикой природе, а хвостохранилища, в которых хранятся токсичные побочные продукты горнодобывающих операций, представляют риск для окружающей среды в более широком масштабе.
В мелкомасштабной и кустарной добыче золота для его извлечения широко используется ртуть. В этом процессе золото вступает в реакцию со ртутью и образует плотную амальгаму, которую легко отделить. Затем золото извлекают, нагревая амальгаму до испарения ртути.
Мелкомасштабная и кустарная добыча золота является крупнейшим источником ртутного загрязнения на Земле, а выбросы ртути опасны для самих добытчиков и загрязняют окружающую среду. Для снижения негативного воздействия золотодобычи необходимы новые методы.
Более безопасная альтернатива
Наша междисциплинарная команда учёных и инженеров разработала новую технологию извлечения золота из руды и электронных отходов. Цель состояла в том, чтобы предложить более безопасную альтернативу ртути и цианиду и снизить вредное воздействие золотодобычи на здоровье людей и окружающую среду.
Ранее уже сообщалось о многих способах извлечения золота из руды или электронных отходов, включая методы без использования ртути и цианида. Однако многие из этих методов ограничены по скорости, выходу, масштабу применения и стоимости. Часто такие методы рассматривают лишь один этап во всём процессе извлечения золота, а вопросы переработки и обращения с отходами нередко остаются без внимания.
В отличие от этого, наш подход учитывал устойчивость на всём протяжении процесса извлечения, восстановления и очистки золота. Наша новая технология выщелачивания использует химическое соединение, широко применяемое для обеззараживания воды и хлорирования бассейнов: трихлоризоциануровую кислоту.
Когда это широко доступное и недорогое химическое вещество активируется солёной водой, оно может реагировать с золотом и переводить его в водорастворимую форму.
Чтобы затем извлечь золото из раствора, мы создали полимерный сорбент, богатый серой. Полимерные сорбенты выделяют определённое вещество из жидкости или газа, а наш материал получается путём соединения ключевого строительного блока — мономера — в ходе цепной реакции.
Наш полимерный сорбент интересен тем, что он создан на основе элементарной серы — дешёвого и очень распространённого сырья. Нефтяная отрасль производит больше серы, чем может использовать или продать, поэтому наш синтез полимера представляет собой новый способ применения этого недоиспользуемого ресурса.
Наш полимер способен избирательно связывать и удалять золото из раствора даже тогда, когда в смеси присутствует множество других металлов.
Простые методы выщелачивания и извлечения были продемонстрированы на руде, печатных платах устаревших компьютеров и научных отходах. Важно и то, что мы разработали способы регенерации и повторного использования как химического агента для выщелачивания, так и самого полимерного сорбента. Мы также создали методы очистки и повторного использования воды, применяемой в процессе.
Разрабатывая перерабатываемый полимерный сорбент, мы открыли новую интересную химию, которая позволяет сначала создавать полимер с помощью света, а затем «разбирать» сорбент после того, как он связал золото. Этот метод переработки превращал полимер обратно в исходный мономерный строительный блок и отделял его от золота.
Полученный мономер затем можно было снова превратить в полимер, связывающий золото. Это стало важной демонстрацией того, что процесс соответствует принципам циркулярной экономики.
Впереди долгий и сложный путь
В будущих работах мы планируем сотрудничать с промышленностью, государственными структурами и некоммерческими организациями, чтобы испытать наш метод в условиях мелкомасштабной добычи. Наша долгосрочная цель — предложить надёжный и безопасный способ извлечения золота, устранив необходимость в применении высокотоксичных веществ, таких как цианид и ртуть.
Нам предстоит преодолеть множество трудностей, включая масштабирование производства полимерного сорбента и процессов химической переработки. Для широкого внедрения нам также нужно убедиться, что скорость, выход и стоимость будут конкурентоспособны по сравнению с более традиционными методами добычи золота. Наши предварительные результаты обнадёживают. Но до того, как новые технологии заменят цианид и ртуть, впереди всё ещё долгий и сложный путь.
Наша более широкая мотивация состоит в том, чтобы поддержать средства к существованию миллионов кустарных и мелких добытчиков, которые зависят от ртути при извлечении золота.
Обычно они работают в удалённых сельских районах, где почти нет других экономических возможностей. Наша цель — поддержать этих добытчиков экономически, одновременно предлагая им более безопасные альтернативы ртути. Точно так же развитие так называемой «городской добычи» и переработки электронных отходов выиграет от появления более безопасных и технологически простых методов извлечения драгоценных металлов.
Успех в извлечении золота из электронных отходов также снизит необходимость в первичной добыче, а значит, уменьшит её негативное воздействие на окружающую среду.