Tìm ra loại polymer có thể chiết xuất vàng và bạch kim từ bảng mạch điện tử

Chất thải điện tử, đúng như tên gọi của nó, là chất thải được tạo ra từ các sản phẩm điện và điện tử. Khi ngành công nghiệp kỹ thuật số phát triển, chất thải điện tử cũng tiếp tục phát triển, với khoảng 50 triệu tấn được loại bỏ hàng năm trên toàn thế giới.

Không chỉ các chất có hại như chì, cadmium và thủy ngân có trong nhiều chất thải điện tử sẽ gây ra các vấn đề môi trường, mà cả các chất có giá trị và có thể tái sử dụng như đất hiếm vẫn chưa được tái chế.

Đây thực tế là một công việc khó khăn bởi quá trình tái chế tự nó vốn đã không hiệu quả, do quá trình phân loại kéo dài, rủi ro sức khỏe và tác động môi trường. Các chất thải điện tử hầu hết cũng đều quy tụ lại trong các bãi chôn lấp cùng vô số hóa chất khác.

Trong hoàn cảnh như vậy, một nhóm nghiên cứu do Yeongran Hong thuộc Viện khoa học và công nghệ Hàn Quốc dẫn đầu đã phát triển một loại polymer xốp mang tên COP-180. Nó có khả năng dễ dàng chiết xuất ra các kim loại quý như vàng từ rác thải điện tử với giá rẻ, công nghệ sạch và hiệu quả.

COP-180 được chế tạo từ một hợp chất hữu cơ gọi là porphyrin, gồm các phân tử có cấu trúc vòng có xu hướng liên kết với các kim loại chuyển tiếp, bao gồm cả kim loại quý. Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng cấu trúc của polymer cho phép nó duy trì sự ổn định khi ngâm trong dung dịch axit. Điều này rất quan trọng vì các dung dịch axit được sử dụng để loại bỏ kim loại khỏi bảng mạch điện tử. Và độ xốp cao của bản thân cho phép nó hấp thụ một lượng lớn kim loại quý.

Thử nghiệm polymer cho thấy nó có hiệu quả trong việc hấp thụ bạch kim và bất ngờ có hiệu quả cao trong việc hấp thụ vàng.

Đầu tiên, đặt bảng mạch vào dung môi axit và khuấy trộn trong vài ngày để bóc ra các nguyên tử kim loại muốn lấy ra. Khi COP-180 được thêm vào dung dịch này, các micropores porphyrin trong các nguyên tử kim loại hấp phụ COP-180 và kết tủa dưới dạng khối. COP-180 và các nguyên tử kim loại được tách ra, do đó chỉ còn các nguyên tử kim loại như vàng hay bạch kim còn lại.

Trong thí nghiệm, 94% số vàng có trong bảng mạch có thể được thu hồi. Cụ thể hơn, số vàng trị giá 64 USD được thu hồi chỉ bằng 1g chất hấp thụ, trị giá 5 USD. Và các nhà nghiên cứu lưu ý rằng chất hấp thụ cũng có thể được tái sử dụng, làm cho nó thậm chí còn có giá trị kinh tế nhiều hơn nữa.

Hiện tại, khoảng 80% bảng mạch in chứa nhiều kim loại quý vẫn được ném ra bãi rác do không có phương pháp thu hồi. Và nghiên cứu mới này sẽ hợp lý hóa việc xử lý chất thải điện tử, từ đó tạo ra các cơ hội kinh tế mới trong tương lai.

Báo cáo đã được xuất bản trên tạp chí khoa học Proceedings of the National Academy of Sciences (Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ).

Tham khảo Gigazine