Применение графена позволяет полностью извлекать золото из электронных отходов

Количество выбрасываемых в мире электронных и электрических устройств (так называемых электронных отходов) ежегодно растет невероятными темпами. Однако на вторичную переработку идет не более 20 процентов всего этого мусора, в первую очередь из-за отсутствия технологий эффективного и экономически выгодного извлечения ценных элементов, таких как золото. Между тем добыча только этого драгоценного металла может превратить проблему переработки отходов в прибыльный бизнес. 

Группа исследователей из Манчестерского университета (Великобритания), Университета Цинхуа (Китай) и Китайской академии наук разработала новый дешевый и высокоэффективный способ извлечения золота из электронных отходов при помощи нанолистов химически восстановленного оксида графена. О результатах исследования ученые сообщили в статье, опубликованной в журнале Nature Communications. 

Технология применения нанолистов оксида графена (двумерной решетки атомов углерода толщиной в один атом) работает довольно просто. Исследователи либо добавляют графен в раствор, содержащий следовые количества золота (от десяти нанограммов золота в литре раствора), либо пропускают такой раствор через мембрану, содержащую графеновые нанолисты. Спустя всего две минуты на нанолистах уже начинает осаждаться металлическое золото с чистотой более 95 процентов и конечной эффективностью извлечения из раствора до 99 процентов (при фильтрации в течение суток).  

Высокоэффективное извлечение следовых количеств золота. Схема процесса экстракции с использованием нанолистов восстановленного оксида графена / © Fei Li et al, Nature Communications, 2022

Схема процесса извлечения золота и меди из фильтратов электронных отходов / © Fei Li et al, Nature Communications, 2022

Фото суспензии и мембраны из нанолистов восстановленного оксида графена (а). Схема извлечения золота с использованием мембран (b) / © Fei Li et al, Nature Communications, 2022

После осаждения на нанолистах графен сжигают и получают частицы чистого золота. Таким образом, используя всего грамм нанолистов оксида графена можно извлечь до 1,8 грамма драгоценного металла. Поскольку стоимость грамма такого графена составляет менее 0,1 доллара, а цена на золото — около 50 долларов за грамм, применение разработанной технологии могло бы стать крайне выгодным бизнесом. 

«Графен буквально превращает мусор в золото. Это кажущееся волшебство — по сути, простой электрохимический процесс. Уникальные взаимодействия между графеном и ионами золота управляют процессом, а также обеспечивают исключительную селективность. Извлекается только золото, без примеси других ионов или солей», — объяснили авторы работы.  

Для демонстрации реального применения новой технологии исследователи взяли выброшенный центральный процессор и обрабатывали его концентрированной щелочью и царской водкой (смесь азотной и соляной кислот) в течение четырех суток. Получив таким образом раствор, содержащий ионы золота, олова, хрома и десятка других металлов, ученые смогли извлечь чуть менее 90 микрограммов золота с литра раствора (эффективность свыше 99 процентов).  

Более того, им удалось извлечь золото из смоделированной морской воды (с концентрацией золота 10 нанограммов в литре), что указывает на возможность его добычи из морей и океанов, используя, например, описанную в работе фильтрацию через графеновые мембраны.