از زباله تا گنج: زباله‌های الکترونیکی به معنای واقعی یک معدن طلای ارزشمند هستند

1

زباله‌های الکترونیکی یا همان E-waste، یک مشکل به سرعت در حال رشد در جهان است. هر ساله حدود ۵۰ میلیون تن از این نوع زباله تولید می‌شود.

تنها ۲۰ درصد از زباله‌های الکترونیکی بازیافت می‌شوند و باقی‌مانده آن یا در محل‌های دفن زباله تخلیه می‌شود یا به شیوه‌های دیگر مانند سوزاندن از بین می‌رود که هر دو موجب آلودگی محیط‌زیست می‌شوند.

اما دانشمندان در میان این وضعیت ناگوار فرصتی درخشان پیدا کرده‌اند، که نشان می‌دهد هر ابر تیره‌ای واقعاً دارای یک لایه نقره‌ای (یا طلایی) است.

تبدیل زباله‌های الکترونیکی به طلا

ایده استخراج طلا از زباله‌های الکترونیکی جدید نیست. تخمین زده می‌شود که یک تن زباله الکترونیکی حداقل ۱۰ برابر بیشتر از یک تن سنگ معدن معمولی طلا داشته باشد.

اما چالش اصلی در جزئیات فرآیند استخراج طلا نهفته است. روش‌های سنتی شامل استفاده از سموم خطرناکی مانند سیانید هستند که ریسک‌های زیست‌محیطی عمده‌ای را به همراه دارند.

با این حال، دانشمندان دانشکده کشاورزی و علوم زیستی دانشگاه کورنل راه‌حلی نوآورانه و دوستدار محیط‌زیست پیدا کرده‌اند که علاوه بر استخراج طلا، یک فایده دوگانه دارد.

روشی که دو مشکل را حل می‌کند

این روش نه تنها طلا را از زباله‌های الکترونیکی استخراج می‌کند، بلکه از این فلز گران‌بها برای تبدیل دی‌اکسید کربن (CO2)، یکی از گازهای گلخانه‌ای اصلی، به مواد شیمیایی مفید استفاده می‌شود.

دقت بالا در استخراج طلا

این تحقیق به سرپرستی دکتر امین زاده‌نظری بر توسعه چارچوب‌های آلی پیوندی (VCOFs) متمرکز شده است.

این چارچوب‌های آلی با دقت و کارایی بالا، یون‌ها و نانوذرات طلا را از مدارهای پیچیده موجود در دستگاه‌های الکترونیکی دورریختنی استخراج می‌کنند.

یکی از این VCOFها توانست ۹۹.۹ درصد از طلای موجود را بازیابی کند، در حالی که فلزات دیگر مانند نیکل و مس باقی ماندند.

دکتر زاده‌نظری گفت: «ما می‌توانیم COFهای طلای بارگذاری شده را برای تبدیل CO2 به مواد شیمیایی مفید استفاده کنیم. با تبدیل CO2 به مواد ارزشمند، نه تنها نیاز به دفع زباله را کاهش می‌دهیم، بلکه مزایای محیط‌زیستی و عملی ارائه می‌کنیم. این یک راه‌حل برد-برد برای محیط‌زیست است.»

ساخت آینده‌ای سبزتر

ویژگی منحصربه‌فرد این چارچوب‌های آلی در اجزای سازنده آن‌ها نهفته است، از جمله تترافنیل‌اتیلن (TPE) و تترا‌تیا‌فولوالن (TTF).

تترا‌تیا‌فولوالن به دلیل غنای آن از گوگرد، به‌طور طبیعی به طلا جذب می‌شود و علاوه بر این، دوام فوق‌العاده‌ای دارد. این ماده پس از ۱۶ بار شستشو و استفاده مجدد، بدون کاهش قابل‌توجه در کارایی خود باقی می‌ماند.

یکی دیگر از جنبه‌های جالب این روش، توانایی آن در تبدیل CO2 به ماده آلی در فشار محیطی CO2 و دمای ۵۰ درجه سلسیوس (۱۲۲ درجه فارنهایت) است که نتیجه فرآیندی به نام کربوکسیلاسیون است.

بازیابی انتخابی طلا از زباله‌های الکترونیکی

دکتر علیرضا عباس‌پور‌راد، استاد شیمی غذایی و فناوری مواد، بر اهمیت این بازیابی انتخابی تأکید کرد.

وی گفت: «با توجه به میزان طلایی که در دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود، توانایی بازیابی آن‌ها به شکلی که فلز مورد نظر – در این مورد طلا – به‌طور انتخابی استخراج شود، بسیار مهم است.»

با توجه به این که پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۰ حجم زباله‌های الکترونیکی به ۸۰ میلیون تن برسد، یافتن روش‌های پایدار برای مقابله با این مشکل از هر زمان دیگری ضروری‌تر است.

روش توسعه‌یافته توسط تیم دانشگاه کورنل، به ما امید می‌دهد؛ چشم‌اندازی از آینده‌ای که در آن زباله‌ها به ثروت تبدیل می‌شوند و عادت‌های فناورانه ما به‌جای آسیب رساندن به طبیعت، در خدمت آن خواهند بود.

چالش فزاینده زباله‌های الکترونیکی

زباله‌های الکترونیکی فراتر از یک مشکل محیط‌زیستی، یک بحران جهانی است. پیشرفت‌های سریع فناوری و عمر کوتاه محصولات، رشد بی‌سابقه‌ای در دورریختن دستگاه‌های الکترونیکی ایجاد کرده است.

بیشتر این زباله‌ها از کشورهای با درآمد بالا تولید می‌شود، اما دفع آن به‌طور نامتناسبی بر کشورهای با درآمد پایین تأثیر می‌گذارد، جایی که مقررات ضعیف منجر به بازیافت غیرایمن می‌شود.

در بسیاری از مناطق، زباله‌های الکترونیکی در بخش‌های غیررسمی و به‌صورت دستی از هم جدا می‌شوند، که اغلب کارگران را در معرض مواد خطرناکی مانند سرب، جیوه و بازدارنده‌های شعله برومینه قرار می‌دهد.

این مواد شیمیایی سمی نه تنها به سلامت انسان آسیب می‌رسانند، بلکه به خاک و آب نفوذ کرده و خطرات زیست‌محیطی طولانی‌مدتی ایجاد می‌کنند.

فناوری جدید VCOF که در دانشگاه کورنل توسعه یافته، گامی حیاتی برای مقابله با چالش‌های فزاینده زباله‌های الکترونیکی به‌شمار می‌رود.

این مطالعه کامل در مجله Nature Communications منتشر شده است.