E-avfall "blir" guld tack vare ostproteiner

På medeltiden, omvandla material till guld det var en av alkemisternas omöjliga drömmar.

Idag, tack vare professorns revolutionerande forskning Raffaele Mezzenga, vid Institutionen för hälsovetenskaper och teknologier vid Polytechnic University of Zürich, verkar den drömmen mycket närmare.

Uppenbarligen förvandlade forskarna inte ett annat kemiskt element till guld, som de gamla alkemisterna hade för avsikt att göra: i centrum för studien, som just publicerades i den internationella tidskriften "Advanced Materials", guldåtervinning från elektroniskt avfall, eller e-avfall.

ETH-forskare har utvecklat en extremt metod ekonomiskt och hållbart att extrahera ädelmetallen från gamla datormoderkort, med hjälp av proteinfilament erhållna från vassle, en biprodukt från caesariaindustrin.

Kretsar från förnybara råvaror för "grön" elektronik
De revolutionerande sensorerna som kan spara miljontals batterier
Den gröna kemins heliga gral: toxicitetsfria fluorkemikalier

Elektroniskt avfall: en skatt som inte bör underskattas

den Elektroniskt avfall de är det snabbast växande fasta avfallet globalt: 2023 producerade vi, enligt FN:s uppskattningar, ca. 8 kilo styck, för totalt över 60 miljoner ton: den väger mer än den kinesiska muren.

Av detta enorma berg av e-avfall, mindre än 20 procent viene samlas in på lämpligt sätt och återvinns.

E-avfall förblir dock inne i dem mycket ädla metaller som är grundläggande för utvecklingen av ny teknik inom olika användningsområden, från elektronik till flyg. Bland dessa metaller ärguld det är utan tvekan den mest värdefulla, och inte bara för dess kommersiella värde.

Som vi läste i studien som nyligen publicerades i "Avancerade material", guld har varit i centrum för utvecklingen av det mänskliga samhället i årtusenden: det är inte bara en inert ädelmetall, utan ett element som "Den har utmärkt konduktivitet, duktilitet, reflektivitet, biokompatibilitet och stabilitetsegenskaper”, vilket gör det till en grundläggande komponent i den tekniska utvecklingen nuvarande.

Detta händer inom elektronik, i katalys, iflygindustrin och nanoteknik, inom medicin och bioteknik.

Guld efterfrågas allt mer för dessa applikationer och, givet att det är en icke förnybar resurs, det är mer nödvändigt än någonsin att identifiera en strategi som gör att vi kan återvinna den ädla metallen från avfall, till att börja med Elektroniskt avfall och industriellt avloppsvatten.

Det första uppladdningsbara och… ätbara batteriet i världen
Swiss Ecowork Space för att återvinna elektroniskt avfall
Mjölk, D-vitamin och osteoporos: vad är den dolda länken?

En 22-karats guldklimp från gamla datorer

Med tanke på den växande efterfrågan på guld för tekniska tillämpningar har metoder redan utvecklats som tillåter ta ut det ur elektroniskt avfall, men dessa är ineffektiva system, som kräver enorma resurser och som ofta involverar användning av mycket giftiga kemikalier.

Den som utvecklats av forskare vid Zürich yrkeshögskola, ledd av professorn Raffaele Mezzenga, från Institutionen för hälsovetenskap och teknik, är en helt annan metod, som använder en svamp av filamentösa proteinaggregat erhållna från vassle.

Ett dubbelt hållbart system, som värdesätter avfall och sekundära produkter från livsmedelsindustrin och tillåter oss att återvinna ett mycket värdefullt och icke-förnybart material på ett mycket mer ekonomiskt och säkert sätt.

Forskarna lyckades med en otänkbar bedrift: att börja från 20 gamla datormoderkort, fick de en 22-karats guldklimp som vägde 450 milligram genom att utnyttja en svamp av proteinfibriller som härrör från vassle (en biprodukt från mejeriindustrin (som sammanfaller med den flytande delen av mjölk som separeras från ostmassan under osttillverkning).

Professorns team, som är bland de 0,1 procent av de mest citerade forskarna i världen ("Clarivate 2023 Highly Cited Researchers"), upptäckte att de filamentösa proteinaggregaten som erhålls från vassle är extremt effektivt för att återvinna guld från elektroniskt avfall.

Dessutom är denna nya metod mycket hållbar och definitivt lovande från en ekonomisk synvinkel: som Zürich-professorns beräkningar visar, är kostnaderna för att leverera utgångsmaterial, adderade till energikostnaderna för hela processen, 50 gånger mindre till värdet av det återvinningsbara guldet.

En studie om Olivine, den "bästa vännen" av... diamanter
I Schweiz är ostmognad också innovativt
Tjugo schweizerfranc i silver som en hyllning till solenergi

Från e-avfall till rent guld: lovande framtidsutsikter

För att göra fibrilsvampen, Mohammad Peydayesh och de andra forskarna i Raffaele Mezzengas team denaturerade vassleprotein tack vare en syrabaserad behandling, så att de aggregerade till proteinnanofibriller i gelform. De torkade sedan gelén och skapade svampen som användes för att extrahera guldet från e-avfallet.

Metaller återvunna från 20 moderkort gamla datorer upplöstes i en syrabad som joniserade metallerna.

Forskarna satte sedan in proteinfibersvampen i metalljonlösningen och guldjonerna fäste vid proteinfilamenten.

Till slut värmde de upp svampen för att reducera guldjonerna till flingor, återvinna dem och smälta dem till en guldklimp.

Det slutliga resultatet av experimentet är en klumpa som väger cirka 450 milligram komponerad för 91 procent från guld (i 22 karats guld är delarna 91,6 procent).

Nu vill forskare vidareutveckla denna teknik: den kan användas för att utvinna den ädla metallen från andra källor, som industriavfall produktion av mikrochips eller guldpläteringsprocesser.

En annan intressant aspekt att undersöka gäller möjligheten att producera proteinfibrilsvampar med utgångspunkt från andra proteinrika biprodukter eller från annat livsmedelsavfall.

"Det faktum jag gillar bäst är att vi använder en biprodukt från livsmedelsindustrin för att göra guld från e-avfall", förklarade Raffaele Mezzenga.

Denna metod, observerar professorn, förvandlar två avfallsprodukter till guld: "Du kan inte bli mer hållbar än så här!".

Bläck från spilloljor: den hållbara innovationen av IsusChem
En innovationscirkus för att representera ekonomins framtid
I Zwischgolds hemligheter, medeltidens... nanomaterial