Nhu cầu thiết bị điện tử ngày càng tăng khiến số lượng máy tính và điện thoại bị loại bỏ ngày càng nhiều, nhưng chỉ có khoảng 17,4% lượng rác thải điện tử này được tái chế.
Hầu hết thiết bị điện tử và chip đều chứa các kim loại quý như vàng, cũng như các kim loại nặng độc hại như chì, thủy ngân và cadmium, có nguy cơ gây ô nhiễm đất hoặc nước ngầm.
Một số vật liệu có thể được tái chế và có lợi ích kinh tế rõ ràng từ việc chiết xuất vàng hoặc các kim loại quý khác - một quy trình được gọi là "khai mỏ trong đô thị" (urban mining) - nhưng quy trình này mang lại những rủi ro về môi trường.
Thông thường urban mining liên quan đến việc sử dụng chất lọc để rửa kim loại khỏi chip hoặc bộ xử lý đã qua sử dụng và chiết xuất vàng trong dung dịch được tạo ra.
Nhưng hiện tại quá trình này tương đối kém hiệu quả vì phức tạp và ảnh hưởng đến môi trường.
Nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học từ Đại học Hạ Môn và Đại học Công nghệ Bắc Kinh có thể giúp giải quyết vấn đề này.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển một loại vật liệu tổng hợp có thể chiết xuất vàng từ dung dịch lỏng được tạo ra bởi quy trình lọc nhanh hơn và hiệu quả hơn các quy trình hiện có - theo một bài báo đăng trên tạp chí Science Advances ngày 30.3.
Vật liệu tổng hợp này bao gồm một khung giống như bọt biển có tên là BUT-33 và một chất hóa học đặc biệt có tên là para-phenylenediamine (pPD).
Khung BUT-33 của vật liệu tổng hợp có rất nhiều lỗ nhỏ có thể chặn các hạt vàng, trong khi phần pPD hoạt động giống như nam châm hút kim loại. Theo các nhà nghiên cứu, hai phần này có thể chiết xuất vàng khỏi dung dịch gốc một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Để kiểm tra hiệu suất của hỗn hợp, nhóm đã đo tốc độ mà nó có thể chiết xuất vàng từ dung dịch.
“Khoảng 90% ion vàng được chiết xuất trong vòng 15 giây, tỉ lệ này tăng lên 99% sau 45 giây. Tốc độ đang phá kỷ lục” - Peng Li, phó giáo sư tại Đại học Hạ Môn và là tác giả chính của bài báo, cho biết.
“Vật liệu này cũng mang lại khả năng hấp thụ đáng chú ý, một gram vật liệu có thể hấp thụ 1.600 mg vàng - mức tốt nhất được báo cáo. Cả hai đặc điểm có thể làm tăng hiệu quả urban mining” - bà Peng nói thêm.
Các nhà nghiên cứu cho biết vật liệu này có thể được sử dụng nhiều lần mà không làm giảm hiệu quả, giúp giảm chi phí vật liệu tái chế chất thải.
Tuy nhiên, sau vài chu kỳ, một số nguyên tố pPD trở nên kém hiệu quả hơn do phản ứng với các ion vàng. Nhưng chúng có thể dễ dàng được tái tạo bằng cách rửa hỗn hợp bằng dung dịch vitamin C, tạo ra phản ứng hóa học đưa pPD về trạng thái ban đầu.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu đã xử lý vật liệu này bằng vitamin C cứ sau 5 chu kỳ và nhận thấy nó vẫn giữ được hiệu quả chiết xuất 99% sau 15 chu kỳ.
Sau khi hỗn hợp được sử dụng để thu thập các ion vàng từ dung dịch, nó được đốt ở nhiệt độ 900 độ C.
Axit clohydric đậm đặc sau đó loại bỏ tạp chất khỏi vàng còn sót lại và kim loại này được nấu chảy thành thỏi. Các thử nghiệm tiếp theo cho thấy độ tinh khiết của vàng trong sản phẩm cuối cùng vượt trên 99%, đạt yêu cầu.
Để làm cho quy trình này thân thiện với môi trường hơn, nhóm đã sử dụng giải pháp lọc trung tính do các nhà nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Thiểm Tây tạo ra - một quy trình tạo ra ít axit thải hơn so với các phương pháp xử lý hóa học truyền thống.
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm vật liệu này với nước sông và nước biển, nơi các chất ion hóa và chất hữu cơ có thể cạnh tranh với các ion vàng và ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của nó.
Vật liệu hoạt động tốt trong mọi điều kiện, cho thấy tiềm năng chiết xuất vàng từ nước thải.
