Chiết xuất vàng từ rác thải điện tử hiệu quả cao với chi phí thấp

Từ smartphone, máy tính xách tay, tivi đến máy giặt, thế giới thải ra hàng chục triệu tấn rác thải điện tử mỗi năm. Ít hơn 20% trong số đó được tái chế.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các sản phẩm graphene rẻ tiền để phát triển một quy trình đơn giản mà họ cho rằng chiết xuất gần 100% vàng - và chỉ vàng - từ rác thải điện tử.

Graphene là tấm phẳng dày bằng một lớp nguyên tử của các nguyên tử carbon với liên kết sp² tạo thành dàn tinh thể hình tổ ong.

Trong hàng loạt thí nghiệm được báo cáo trên Tạp chí Nature Communications, Su Yang và các đồng nghiệp từ Học viện Khoa học Trung Quốc đã ngâm graphene được điều chế đặc biệt vào dung dịch chứa một lượng nhỏ các ion của các kim loại thải điện tử khác nhau chứa thành phần kim loại, chẳng hạn như vàng, đồng và sắt.

Vàng nguyên chất xuất hiện trên các tấm graphene chỉ vài phút sau đó. Với 1 gram vật liệu graphene mà họ sử dụng, 1,85 gram vàng đã được chiết xuất, theo bài viết.

Quá trình này không chỉ nhanh hơn và hiệu quả hơn nhiều so với các phương pháp hiện tại, sử dụng than hoạt tính để chiết xuất vàng, mà còn có tính chọn lọc cao vì các ion kim loại cùng tồn tại hoặc vẫn tồn tại trong dung dịch hoặc có thể dễ dàng bị loại bỏ, Su Yang nói.

Ông cho hay: “Xem xét rằng graphene có giá dưới 0,1 USD mỗi gram và giá vàng vào khoảng 55 USD mỗi gram, công nghệ của chúng tôi có vẻ khá có lợi nhuận”.

Họ đã sử dụng graphene oxide, một dạng graphene bị oxy hóa, rẻ và sẵn có. Không giống graphene, nó có thể được phân tán trong nước.

Với vitamin C (axit ascorbic), các nhà nghiên cứu đã giảm một phần lớn graphene oxide thành graphene, chất này chịu trách nhiệm chiết xuất vàng.

Đồng tác giả của bài viết, Andre Geim từ Đại học Manchester (Anh), cho biết phần còn lại được cố ý giữ nguyên để cải thiện hiệu quả chiết xuất. Andre Geim đã được trao giải Nobel năm 2010 cho công trình nghiên cứu về graphene.

“Các khu vực graphene oxide dùng để đẩy các tấm graphene riêng lẻ ra xa nhau, không cho phép tụ lại. Điều này làm tăng tổng diện tích graphene có thể tiếp cận với các ion vàng trong dung dịch”, Andre Geim nói.

Ông lưu ý rằng nếu không có graphene oxide, các tấm graphene sẽ đông lại thành từng cục và hiệu suất của quá trình khai thác vàng sẽ giảm đi đáng kể.

Thật vậy, khi graphene tinh khiết được sử dụng để lấy các ion vàng, Su Yang và các đồng nghiệp của ông nhận thấy nó sẽ nổi lên trên các dung dịch hoặc chìm xuống đáy, làm giảm hiệu suất khai thác theo một bậc của độ lớn.

Theo báo cáo của Global E-Waste Monitor 2020, việc phá bỏ các rào cản công nghệ trong tái chế rác thải điện tử đặc biệt có ý nghĩa với Trung Quốc, quốc gia thay Mỹ trở thành bãi rác thải điện tử lớn nhất thế giới.

Nghiên cứu cũng có thể giúp giải quyết vấn đề bền vững của vàng toàn cầu. Cơ quan Khảo sát Địa chất Mỹ ước tính dự trữ vàng dưới lòng đất hiện tại vào khoảng 50.000 tấn - chỉ bằng 1/4 lượng vàng mà nhân loại đã khai thác.

Vàng đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử vì có tính dẫn điện cao, chống xói mòn, tương đối mềm và dễ gia công. Tuy nhiên chỉ có một lượng vàng rất nhỏ được tìm thấy trong mỗi thiết bị.

Để mở rộng quy mô, Su Yang và các đồng nghiệp của ông đang nghiên cứu để phát triển sản xuất hàng loạt graphene oxide khử và mở rộng quá trình chiết xuất ra nhiều loại ion vàng hơn, bao gồm cả ion từ quặng mỏ và nước thải mạ điện.

Su Yang cho biết đang tìm kiếm các đối tác công nghiệp quan tâm đến việc sử dụng công nghệ này.