>> روش نوین و بیخطر استخراج طلا از زبالههای الکترونیکی با استفاده از مواد شوینده > تیمی از محققان موفق شدهاند تکنیکی نوآورانه و پایدار برای بازیافت طلا از بردهای مدار گوشیهای هوشمند و لپتاپهای منسوخ را توسعه دهند. این روش جدید، جایگزینی ایمن و کارآمد برای فرآیندهای سنتی است که بر پایه مواد سمی نظیر سیانید و جیوه استوار بودهاند.
چالش روزافزون زبالههای الکترونیکی و فرصتهای گمشده بر اساس گزارشهای بینالمللی، حجم زبالههای الکترونیکی تولید شده در جهان تنها در سال ۲۰۲۲ به ۶۲ میلیون تن رسیده است. این رقم نشاندهنده افزایش ۸۲ درصدی در مقایسه با سال ۲۰۱۰ است و پیشبینیها حاکی از رسیدن به آستانه ۸۲ میلیون تن تا سال ۲۰۳۰ میباشد.
متأسفانه، کمتر از یکچهارم از این حجم عظیم بهدرستی جمعآوری و بازیافت میشود، در حالی که دستگاههای منسوخ مخزن فلزات باارزشی نظیر طلا، نقره و مس هستند. مکانیزم کارکرد روش استخراج با اسید تریکلرو ایزوسیانوریک نوآوری اصلی این پژوهش، استفاده از اسید تریکلرو ایزوسیانوریک به عنوان عامل لیچینگ (حلال) است. این ترکیب شیمیایی که بهوفور در صنعت تصفیه آب و ضدعفونی کردن استخرها کاربرد دارد، هزینه پایین و در دسترس بودن بالا دارد.
وقتی این ماده در محیط آب نمک فعال میشود، توانایی اکسید کردن طلا و انتقال آن به فاز محلول را پیدا میکند. جاذب پلیمری گوگردی کلید انتخابپذیری و کارایی بالا برای جدا کردن طلا حل شده از مخلوط پیچیده فلزات موجود در بردهای الکترونیکی، محققان یک پلیمر غنی از گوگرد طراحی کردهاند. این جاذب نوین ویژگی انتخابپذیری فوقالعادهای دارد و تنها با یونهای طلا پیوند قوی برقرار میکند، حتی در حضور فلزات دیگر نظیر مس، نیکل و آهن.
این ویژگی باعث میشود فرآیند جداسازی با خلوص بالا و بدون نیاز به مراحل تصفیه پیچیده و پرهزینه انجام پذیرد. مزیتهای زیستمحیطی و اقتصادی تکنولوژی جدید این روش با حذف کامل سیانید و جیوه، ریسکهای زیستمحیطی و بهداشتی ناشی از استخراج طلا را به شدت کاهش میدهد. نتایج آزمایشات روی نمونههای واقعی از پسماندهای معدنی، بردهای مدار کامپیوتر و زبالههای آزمایشگاهی، کارایی و مقیاسپذیری این فرآیند را تایید کردهاند.
انتشار نتایج در مجله معتبر اعتبار علمی این دستاورد را دوچندان میکند. استفاده از مواد شوینده ارزان و رایج در صنعت، در کنار یک پلیمر بازیافتپذیر و انتخابگرا، مسیر را برای راهاندازی واحدهای بازیافت طلا در مقیاس صنعتی با سرمایهگذاری اولیه پایینتر و پذیرش اجتماعی بیشتر هموار میسازد. این پیشرفت میتواند نقشی کلیدی در تحقق اقتصاد چرکین در صنعت الکترونیک ایفا کند.
>> این پیشرفت میتواند نقشی کلیدی در تحقق اقتصاد چرکین در صنعت الکترونیک ایفا کند. مقایسه با روشهای سنتی استخراج طلا روشهای متداول استخراج طلا از معدن یا زبالههای الکترونیکی تا به امروز بهشدت وابسته به مواد شیمیایی خطرناک بودهاند. سیانیدسازی، که قرنها استاندارد صنعتی بوده، سمیت بالا و خطر نشت به آبهای زیرزمینی را به همراه دارد.
از سوی دیگر، استفاده از جیوه (آب رژیم) در فرآیندهای آمالگاماسیون، منجر به آلودگی هوای جیوهای و اثرات مخرب عصبی بر کارگران و اکوسیستمهای اطراف میشود. روشهای جدیدتر بیجیوه اگرچه سمیت حاد را کاهش دادهاند، اما اغلب نیازمند دمای بالا، فشار بالا، یا حلالهای آلی گرانقیمت و سمی هستند که مقیاسپذیری اقتصادی آنها را محدود میکند.
مزیتهای نسبی تکنولوژی اسید تریکلرو ایزوسیانوریک تکنولوژی پیشنهادی در این پژوهش، کاستیهای روشهای قبلی را بهصورت همزمان برطرف میکند. در جدول زیر خلاصهای از مقایسههای کلیدی آورده شده است ایمنی عامل لیچینگ اسید تریکلرو ایزوسیانوریک در دما و فشار اتمسفری کار میکند و پروفایل سمیت حاد و مزمن بسیار پایینتری نسبت به سیانید و جیوه دارد.
هزینه مواد اولیه این ترکیب بهصورت انبوه برای صنعت تصفیه آب تولید میشود و قیمت رقابتی دارد. انتخابپذیری بالا پلیمر گوگردی طراحیشده تنها طلا را هدف قرار میدهد و از هدررفت مواد در جذب فلزات بیارزش جلوگیری میکند. انرژی کمتر عدم نیاز به کورههای دما بالا یا اتوکلایوهای فشرده، مصرف انرژی عملیات را به شدت کاهش میدهد. بازیافتپذیری جاذب پلیمر میتواند با شستشوی ساده بازسازی و برای چرخههای متعدد استفاده شود.
مراحل عملیاتی فرآیند بازیافت فرآیند کلی شامل چهار مرحله اصلی است که هر کدام برای پیادهسازی صنعتی بهینهسازی شدهاند مرحله ۱ پیشپردازش و لیبراسیون بردهای مدار چاپی (PCB) از دستگاههای منسوخ جدا، خرد و به دانهبندی مناسب (معمولاً زیر ۲ میلیمتر) خرد میشوند. این مرحله مساحت سطحی را برای تماس با حلال افزایش میدهد و لایههای محافظتی را از روی اتصالات طلا برداشته میکند.
مرحله ۲ لیچینگ در محیط آب نمکطلا بهصورت یونهای کلرآوریک (₄⁻) در محلول منتقل میشود.
زمان ماندگی بهینه معمولاً بین ۲ تا ۶ ساعت بر اساس دانهبندی و غلظت طلا متغیر است. مرحله ۳ جذب انتخابی با پلیمر گوگردی محلول غنی از طلا (PLS) از فاز جامد جدا شده و با پلیمر تماس داده میشود. گروههای تئول (-SH) و دیسولفید در بافت پلیمر با طلا پیوند کووالانسی قوی برقرار میکنند. این مرحله در دمای اتاق و بدون نیاز به اکستریمی انجام میشود. ظرفیت جذب پلیمر تا ۵ گرم طلا در هر گرم پلیمر گزارش شده است.
مرحله ۴ الویشن و بازیابی طلا خالص پلیمر بارده شده با طلا با محلول الویشن (ترکیبی از تیوئورئا و اسید ملایم) تماس مییابد. طلا از پلیمر جدا شده و در فاز مایع متمرکز میگردد. در نهایت، طلا از محلول الویشن با الکترولیز یا کاهش شیمیایی (مثلاً با اسید اسکوربیک) بهصورت فلز خالص (خلوص ۹۹.۹۹٪) رسوب میشود. پلیمر خالی شده شسته و برای چرخه بعدی آماده میگردد.
تحلیل چرخه حیات و اثرات زیستمحیطی ارزیابیهای اولیه چرخه حیات (LCA) نشان میدهد که پایش کربن این روش تا ۸۰٪ کمتر از سیانیدسازی سنتی است. حذف کورههای ذوب، کاهش مصرف آب فرآیندی به دلیل بازیافت محلول، و عدم تولید رسوبات سمی حاوی سیانید یا جیوه، از مهمترین مزایاکه در گزارش برجسته شدهاند. همچنین، سمیت اکوتلوژیک ناشی از دفع فاضلاب به دلیل عدم وجود فلزات سنگین متحرک در فاضلاب نهایی، به حداقل رسیده است.
چالشهای مقیاسپذیری و راهکارهای پیشنهادی با وجود نتایج آزمایشگاهی و مقیاس پایلوت واعد، چند چالش برای تجاریسازی کامل باقی مانده است مدیریت کلراید در فاضلاب محیط آب نمک تولید شده نیازمند تصفیه یا بازیافت کلراید است تا از خوردگی تجهیزات و آلودگی خاک جلوگیری شود. تکنولوژیهای تبادل یون و تناضح معکوس راهکارهای قابل اجرا هستند.
پایداری پلیمر در چرخههای طولانی اکسیداسیون تدریجی گروههای گوگردی میتواند ظرفیت جذب را در چرخههای متعدد کاهش دهد. محققان در حال توسعه پلیمرهای متقاطعشده با عمر مفید ۵۰+ چرخه هستند. تنوع خوراک ترکیب زبالههای الکترونیکی بسیار متغیر است. وجود فلزات پایه بالا (مخصوصاً مس) میتواند مصرف حلال را افزایش دهد. یک واحد پیشپردازش فیزیکی-شیمیایی (مانند جداسازی مغناطیسی و شناوری) برای غنیسازی طلا قبل از لیچینگ ضروری است.
افاق اقتصادی و مدلهای کسبوکار تحلیلهای تکنو-اکونومیک اولیه نشان میدهد که نقطه تعادل سرمایهگذاری (CAPEX) برای یک واحد پردازش ۱۰ تن در روز، در حدود ۱۸ تا ۲۴ ماه برآورد شده است، با فرض قیمت فعلی طلا و هزینههای عملیاتی بهینه. مدلهای کسبوکار محتمل شامل
خدمات بازیافت به عنوان سرویس برای تولیدکنندگان الکترونیک تحت قوانین مسئولیت تولیدکننده توسعهیافته (EPR). فروش لایسنس تکنولوژی و تأمین پلیمر اختصاصی به بازیافتیهای موجود. پیشرفتهای موازی در سطح جهانی این تحقیق تنها تلاش در این حوزه نیست. گروههای تحقیقاتی در ژاپن، آلمان و کانادا نیز روی حلالهای مبتنی بر تیوئورئا، ید، و اسیدهای آلی ضعیف کار میکنند.
با این حال، ترکیب منحصر به فرد حلال ارزان و صنعتی + پلیمر فوقالانتخابی گوگردی این روش را از نظر آمادگی تکنولوژیک (TRL ۶-۷) پیش از رقبا قرار میدهد. همکاریهای بینالمللی برای استانداردسازی متدهای تست و اعتبارسنجی در مقیاس. در حال انجام است.
نقش قانونگذاری و سیاستگذاری در تسریع استقرار قوانین سختگیرانهتر در مورد صادرات زبالههای الکترونیکی (مقررات بازل)، الزامات محتوای بازیافتی در محصولات جدید (مانند مقررات الاتحاد اروپا برای باتریها و الکترونیک)، و قیمتگذاری کربن، محرکهای قدرتمندی برای پذیرش این تکنولوژی هستند.
دولتها میتوانند با اعطای یارانههای سرمایهگذاری سبز، تسهیل مجوزهای زیستمحیطی، و ایجاد بازارهای گواهی بازیافت، ورود سرمایهگذاریهای خصوصی را تسریع کنند. نتیجهگیری و چشمانداز آینده کشف روش استخراج طلا با اسید تریکلرو ایزوسیانوریک و پلیمر گورددی، نقطه عطفی در مدیریت پایدار زبالههای الکترونیکی محسوب میشود.
این تکنولوژی نه تنها یک راهکار فنی برای بازیافت فلزات باارزش ارائه میدهد، بلکه یک مدل پارادایمشیفت در جهت اقتصاد چرکین واقعی است؛ جایی که زباله الکترونیکی امروز، معدن شهری فردا میشود.
با ادامه بهینهسازی فرآیند، حل چالشهای مهندسی مقیاس بزرگ، و همسو شدن سیاستهای حمایتی، انتظار میرود در ده سال آینده شاهد راهاندازی صدها واحد بازیافت مبتنی بر این تکنولوژی در سطح جهان باشیم که سهم قابلتوجهی از تقاضای جهانی طلا را از منبع ثانویه تأمین کنند.
منابع اصلی مقاله اصلی در گزارش تحلیلی آمار جهانی زباله الکترونیکی گزارش نظارت جهانی زباله الکترونیکی (GEM) ۲۰۲۴ این مقاله بر اساس نتایج تحقیقات علمی منتشرشده تدوین شده و مشورتهای فنی، حقوقی یا سرمایهگذاری را جایگزین نمیکند.
