Междисциплинарная команда специалистов в области зелёной химии, инженерии и физики из Университета Флиндерса (Австралия) разработала более безопасный и устойчивый метод извлечения и восстановления золота из руды и электронных отходов.
Как сообщается в ведущем научном журнале Nature Sustainability, предложенная технология позволяет снизить объёмы токсичных отходов, образующихся при добыче золота, и продемонстрировала возможность извлечения золота высокой чистоты при переработке ценных компонентов из печатных плат старых компьютеров.
Группа исследователей под руководством профессора Джастина Чалкера, работающего в Университете Флиндерса, применила данный подход для высокоэффективного извлечения золота из различных источников — в том числе для восстановления следовых количеств золота из научных отходов.
Разработка устойчивого и безопасного метода извлечения золота была проверена на электронных отходах, смесях металлов и концентрированных рудах.
«В рамках работы были реализованы несколько новшеств, включая создание нового перерабатываемого растворителя для выщелачивания, полученного из соединения, обычно применяемого для дезинфекции воды», — объясняет профессор химии Джастин Чалкер, руководитель лаборатории Chalker Lab в Колледже наук и инженерии Университета Флиндерса.
«Кроме того, команда разработала принципиально новый способ получения полимерного сорбента — материала, связывающего золото после извлечения в водной фазе, — инициируя ключевую реакцию с помощью света».
Исследователи подробно изучили механизмы, область применения и ограничения предложенного метода, а в дальнейшем планируют приступить к совместным испытаниям с предприятиями в области горнодобычи и переработки электронных отходов для масштабирования технологии.
«Наша цель — предоставить эффективные методы извлечения золота, которые сохраняют его широкую применимость, но при этом снижают вредное воздействие на окружающую среду и здоровье человека», — отмечает профессор Чалкер.
Новый процесс основан на использовании недорогого и безопасного вещества — трихлоризоциануровой кислоты, которое широко применяется для обеззараживания и очистки воды. При активации в солевом растворе данное соединение способно растворять золото.
После этого золото селективно извлекается с использованием серосодержащего полимера, разработанного исследователями Университета Флиндерса. Благодаря высокой избирательности, полимер способен захватывать золото даже из сложных многокомпонентных смесей.
Извлечённое золото может быть возвращено путём разрушения полимера до исходного мономера, что позволяет не только восстановить металл, но и повторно использовать сорбент.
Высокий мировой спрос на золото обусловлен его экономической и финансовой ценностью, а также широким применением в электронике, медицине, аэрокосмической технике и других отраслях. При этом традиционная добыча золота часто сопряжена с использованием токсичных веществ, таких как ртуть и цианид, а также вызывает негативные последствия для воздуха, воды и почвы, включая выбросы CO₂ и вырубку лесов.
Проект под руководством Университета Флиндерса был нацелен на создание альтернативных методов, которые безопаснее существующих способов извлечения золота, использующих ртуть и цианид.
В рамках проекта учёные также взаимодействовали с партнёрами из США и Перу, чтобы проверить эффективность методики на рудных образцах. Это особенно важно для малых и кустарных горнодобывающих предприятий, которые в настоящее время продолжают использовать токсичную ртуть для амальгамирования золота.
Как правило, при промышленной добыче золота применяется цианид, способный вызвать вред для экосистем в случае утечки. В кустарной добыче до сих пор широко используется ртуть, и, как показывают исследования, до 33% таких шахтёров страдают от отравления парами ртути средней тяжести.
По оценкам, в кустарной золотодобыче задействовано от 10 до 20 миллионов человек в более чем 70 странах, включая до 5 миллионов женщин и детей. Подобные предприятия, зачастую работающие без регулирования и должной защиты, производят около 37% от общего мирового объёма загрязнения ртутью — около 838 тонн в год, что делает их крупнейшим источником такого загрязнения.
Большинство подобных объектов не имеет доступа к финансированию и обучению, необходимым для перехода к безртутным технологиям. Хотя такие предприятия обеспечивают около 20% мирового объёма добычи золота и приносят примерно $30 млрд в год, цена реализации продукции составляет лишь около 70% от рыночной. Кроме того, из-за удалённости шахт шахтёры часто вынуждены прибегать к займам под высокие проценты у нелегальных кредиторов, что дополнительно стимулирует использование ртути.
Профессор Чалкер подчёркивает, что междисциплинарные исследования с участием промышленности и экологических организаций позволяют находить эффективные решения сложных проблем, одновременно поддерживая экономику и минимизируя ущерб окружающей среде.
«Мы особенно признательны нашим партнёрам из инженерной, горнодобывающей и благотворительной сфер за поддержку в масштабировании технологии и переходе от лабораторных разработок к промышленным демонстрациям методов извлечения золота».
Авторы публикации — научные сотрудники Университета Флиндерса доктор Макс Манн, доктор Томас Николлс, доктор Харшал Пател и доктор Линн Лисбоа — провели обширные испытания метода на партиях электронных отходов с целью поиска более устойчивых решений, соответствующих принципам циклической экономики и рационального использования ресурсов. Ценные металлы, такие как золото и медь, содержатся, в частности, в процессорах и модулях оперативной памяти.
Доктор Манн отметил, что успешная реализация подобных проектов требует объединения специалистов из различных научных дисциплин, особенно в условиях роста объёмов электронного мусора.
Стипендиат ARC DECRA доктор Николлс добавил, что новый сорбент золота создаётся устойчивым способом с использованием УФ-излучения для синтеза серосодержащего полимера. Повторное применение полимера после извлечения золота дополнительно усиливает экологическую эффективность технологии.
Доктор Пател подчеркнул практическое значение работы: «Мы буквально нырнули в кучу электронных отходов и вышли с золотым слитком. Надеюсь, что наше исследование вдохновит на поиск действенных решений глобальных проблем».
Доктор Лисбоа заключила: «С учётом растущего спроса на золото со стороны технологий и общества, особенно важно разрабатывать безопасные и универсальные методы его очистки из различных источников».