Công nghệ chiết xuất vàng từ ĐTDĐ, máy tính cũ hiệu quả nhất thế giới
Phương pháp mới có thể chiết xuất vàng từ ĐTDĐ, máy tính và thiết bị gia dụng cũ trong vòng chưa đầy 20 phút.
Các nhà khoa học Trung Quốc đã tìm ra phương pháp khai thác vàng từ rác thải điện tử với chi phí thấp hơn 1/3 giá thị trường hiện tại.
Phương pháp này có thể chiết xuất vàng từ bộ xử lý trung tâm (CPU) bị loại bỏ trong ĐTDĐ và máy tính cũ, cũng như bảng mạch in (PCB) được tháo ra từ thiết bị gia dụng, thông qua quá trình rửa hóa chất trong vòng chưa đầy 20 phút.
Phương pháp đạt hiệu suất chiết xuất vàng trên 98,2% từ CPU và PCB bỏ đi ở nhiệt độ phòng, cùng tỷ lệ chiết xuất palladium là 93,4%, đồng thời ít gây ô nhiễm hơn nhiều so với các cách truyền thống.
Theo các nhà nghiên cứu, xử lý 10 kg PCB có thể thu được khoảng 1,4 g vàng với tổng chi phí khoảng 72 USD, tương đương 1.455 USD/ounce. Đây là phương pháp tiết kiệm chi phí nhất được ghi nhận cho đến nay và biến việc tái chế vàng từ rác thải điện tử thành một ngành kinh doanh vô cùng sinh lợi. Vào đầu tháng 1, giá vàng quốc tế đã vượt quá 4.472 USD/ounce.
Vì Trung Quốc sản xuất vài triệu tấn rác thải điện tử mỗi năm, bước đột phá công nghệ này mang đến giải pháp tiềm năng thay đổi cuộc chơi với cả tình trạng khan hiếm tài nguyên và tác hại môi trường, khi quốc gia này định vị khai thác đô thị là tương lai của việc thu hồi kim loại quý bền vững.
Vàng, bạch kim, palladium và các kim loại quý khác được sử dụng rộng rãi trong điện tử, chất xúc tác, đồ trang sức nhờ tính ổn định, dẫn điện và xúc tác tuyệt vời của chúng. Tuy nhiên, các kim loại quý khan hiếm và việc khai thác chúng thường dẫn đến phá hủy môi trường sống và ô nhiễm đất, nước.
“Khai thác đô thị”
Khai thác rác thải điện tử để lấy kim loại quý là có lợi nhuận và bền vững - hoạt động được gọi là “khai thác đô thị”. Thế nhưng, các phương pháp hiện tại thường sử dụng các hóa chất có tính ăn mòn hoặc độc hại cao, gây hại cho môi trường và sức khỏe con người.
Những nỗ lực gần đây nhằm phát triển các kỹ thuật tách kim loại nhẹ nhàng hơn, chẳng hạn quang xúc tác, vẫn phụ thuộc vào chất xúc tác bên ngoài, phụ gia kim loại chuyển tiếp hoặc năng lượng bổ sung. Điều đó khiến quá trình phức tạp, lãng phí và tốn nhiều năng lượng.
Để giải quyết những thách thức này, một nhóm nghiên cứu từ Viện Chuyển đổi Năng lượng Quảng Châu, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc và Đại học Công nghệ Nam Trung Quốc đã đưa ra một phương pháp mới, được trình bày chi tiết trong nghiên cứu trên tạp chí Angewandte Chemie International Edition.
Họ đề xuất phương pháp tách kim loại tự xúc tác, chỉ sử dụng dung dịch nước trộn giữa kali peroxymonosulfat (PMS) và kali clorua (KCl), cho phép thu hồi vàng và palladium hiệu quả ngay ở nhiệt độ phòng mà không cần bất kỳ chất xúc tác bên ngoài nào.
Điểm độc đáo của kỹ thuật nằm ở cơ chế “tự xúc tác”, tức kim loại quý đóng vai trò chất xúc tác để khởi đầu và tăng tốc quá trình hòa tan.
Trên bề mặt vàng hoặc palladium, PMS và các ion clorua trong dung dịch được kích hoạt. Chúng phản ứng và tạo ra hai chất quan trọng là oxy đơn bội và axit hypochlorous. Các chất oxy hóa này phá vỡ nguyên tử kim loại, cho phép ion clorua bám lấy và hòa tan chúng vào dung dịch để dễ dàng thu hồi.
Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra cơ chế này thông qua các thí nghiệm dập tắt và phân tích quang phổ. Thông qua các thử nghiệm có hệ thống, họ cũng đã xác định được lượng hóa chất tối ưu để đạt hiệu quả cao nhất.
Giá trị của nghiên cứu này không chỉ dừng lại ở những kết quả thí nghiệm ấn tượng, mà lợi ích kinh tế và môi trường còn làm nổi bật tiềm năng ứng dụng đáng kể.
So với các phương pháp xyanua truyền thống, chi phí thuốc thử giảm khoảng 93,2%, chủ yếu là do sử dụng PMS và KCl rẻ tiền và dễ kiếm mà không cần chất xúc tác đắt tiền. Phương pháp này sử dụng ít năng lượng hơn nhiều, khoảng 62,5%, do hoạt động ở nhiệt độ phòng mà không cần nguồn điện bổ sung.
Quy trình cũng đơn giản hơn và thân thiện với môi trường hơn, giảm thiểu chất thải thứ cấp như bùn. Dung dịch tách kim loại có thể được xử lý trực tiếp sau khi khử bằng axit ascorbic, cô đặc và nung để thu được vàng nguyên chất.
1. PMS
Công thức hóa học thường dùng: KHSO₅
Tính chất: Chất oxy hóa mạnh, thường dùng để oxy hóa các kim loại, loại bỏ tạp chất hoặc tẩy trắng.
Ứng dụng: Xử lý nước trong công nghiệp hóa chất. Trong nghiên cứu này, PMS giúp hòa tan vàng và palladium từ rác điện tử nhờ tạo ra các chất oxy hóa mạnh trên bề mặt kim loại.
2. Kali clorua (KCl)
Công thức hóa học: KCl
Tính chất: Muối vô cơ hòa tan trong nước, rẻ và dễ kiếm.
Ứng dụng trong công nghiệp, nông nghiệp, y học. Ở nghiên cứu này, ion clorua từ KCl giúp kết hợp với kim loại quý đã bị oxy hóa để hòa tan chúng vào dung dịch, giúp thu hồi dễ dàng.
Tóm lại, trong phương pháp thu hồi vàng và palladium, PMS tạo ra các chất oxy hóa để phá vỡ nguyên tử kim loại. KCl cung cấp ion clorua giúp kim loại hòa tan trong dung dịch.
Phương pháp tái chế bền vững và hiệu quả hơn để thu hồi kim loại quý từ rác thải điện tử
Theo dữ liệu từ Hiệp hội Tái chế Tài nguyên Trung Quốc, khối lượng rác thải điện tử hàng năm của Trung Quốc đã vượt quá 10 triệu tấn và tiếp tục tăng nhanh. Ngoài ĐTDĐ và máy tính đã qua sử dụng, các thiết bị gia dụng như tivi và tủ lạnh cũng chứa các bảng mạch.
Dù nhiều công ty hoạt động trong lĩnh vực này, quy mô và hiệu quả của họ rất khác nhau, cho thấy tiềm năng đáng kể để cải thiện việc thu hồi tài nguyên.
Theo tờ China Science Daily, nghiên cứu trên cung cấp một phương pháp tái chế bền vững và hiệu quả hơn để thu hồi kim loại quý từ rác thải điện tử. Với khả năng mở rộng quy mô, phương pháp này có thể giúp giảm sự phụ thuộc vào khai thác mỏ, thúc đẩy quá trình chuyển đổi ngành công nghiệp thu hồi kim loại quý sang các phương pháp xanh hơn và tiên tiến hơn.