Tái chế vàng trở nên xanh nhờ đổi mới dầu diesel sinh học

Các nhà nghiên cứu của Đại học Công nghệ Chalmers đã phát triển một phương pháp thân thiện với môi trường để tái chế và tinh chế kim loại. 

Sử dụng khuyên tai bằng vàng từ một hiệu cầm đồ ở Gothenburg và dầu diesel sinh học từ trạm xăng gần nhất, phát hiện này có thể thay đổi ngành công nghiệp hiện đang phụ thuộc vào lượng lớn dầu hóa thạch.

Mark Foreman, Phó Giáo sư Hóa học tại Chalmers cho biết: "Kim loại nguyên chất có một số ứng dụng trong xã hội hiện đại , nhất là trong việc phát triển công nghệ xanh. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy ngành công nghiệp kim loại có thể đẩy nhanh quá trình chuyển đổi từ dung môi hóa thạch sang dung môi sinh học như thế nào".

Vàng không chỉ là kim loại quý mà còn là biểu tượng của sự giàu có trong trang sức và vàng miếng. Một chiếc điện thoại thông minh thông thường chứa hơn 0,03 gam vàng một chút và kim loại này được tìm thấy trong hầu hết các thiết bị điện tử hàng ngày mà chúng ta có xung quanh mình.

Nó cũng quan trọng trong các thành phần của ngành hàng không vũ trụ. Đối với nhiều ứng dụng, vàng được trộn với các kim loại khác, sau đó cần phải loại bỏ khi tấm vàng có giá trị được tái chế. Trong quá trình này, các dung môi hữu cơ như dầu diesel hóa thạch được sử dụng.

"Ngay cả khi động cơ diesel được sử dụng trong sản xuất và tái chế kim loại không được đốt, vẫn có nhiều lý do chính đáng để chuyển sang các giải pháp thay thế không có hóa thạch. Ví dụ, trong quá trình sản xuất dầu, khí mê-tan, một loại khí nhà kính tồi tệ hơn carbon dioxide, thường rò rỉ vào khí quyển. Rất nhiều dầu thô cũng chứa hydrocarbon thơm độc hại, gây tổn hại cho hệ thần kinh và do đó gây nguy hiểm cho con người và động vật khi hít phải", Giáo sư Foreman nói thêm.

Vàng phế liệu sạch hoàn toàn bằng nhiên liệu sinh học

Cùng với các đồng nghiệp nghiên cứu của mình tại Chalmers, Giáo sư Foreman đã tìm ra cách sử dụng dầu diesel sinh học thay vì dầu diesel hóa thạch, loại dầu này có thể được sản xuất từ các sản phẩm còn sót lại từ ngành lâm nghiệp và bột giấy, và được bán thương mại dưới dạng nhiên liệu dưới nhãn hiệu HVO100 (In Thụy Điển). Diesel sinh học hầu như không chứa hydrocarbon thơm.

Theo phương pháp của các nhà nghiên cứu, vàng phế liệu – thường ở dạng khuyên tai nhỏ mà Mark Foreman mua ở hiệu cầm đồ ở địa phương – được hòa tan trong hỗn hợp axit clohydric và axit nitric (nước cường toan). 

Vàng được tìm thấy trong đồ trang sức là hợp kim với các kim loại khác, bao gồm cả bạc, và điều này dẫn đến bạc lắng đọng ở dạng rắn dưới dạng bạc clorua. Chỉ còn hai bước nữa, vàng nguyên chất sẽ được chiết xuất ra khỏi dung dịch. 

Đầu tiên, HVO100 và malonamide hóa học được thêm vào, thứ hai, toàn bộ hỗn hợp được lắc bằng nước muối thông thường. Phương pháp được các nhà nghiên cứu Chalmers sử dụng thậm chí còn 'xanh' hơn, vì malanomide được tạo ra từ sinh khối tái tạo, thay thế các hóa chất độc hại hơn và gây ung thư thường được sử dụng để tinh chế vàng phế liệu.

"Phương pháp của chúng tôi là một cách thân thiện với môi trường để chiết xuất vàng nguyên chất từ hỗn hợp nhiều kim loại. Các nghiên cứu tương tự đã được thực hiện trước đây nhưng chưa đạt được độ tinh khiết cao như vậy của vàng. Sự kết hợp giữa dầu diesel sinh học và malanomide cũng rất đặc biệt vì nó thay thế cả dầu diesel hóa thạch và các hóa chất có vấn đề khác. HVO100 cũng rất sạch và hoạt động tốt trong phòng thí nghiệm, bạn không cần phải đặt hàng đặc biệt, bạn chỉ cần đến trạm gần nhất và đổ đầy lại hộp của mình", giáo sư Foreman giải thích.

Phương pháp tinh chế nhiều kim loại

Thông thường, khi kim loại được khai thác hoặc tái chế, cần có một lượng lớn dung môi hóa thạch, nhưng điều này không nhất thiết phải như vậy và phương pháp do các nhà nghiên cứu của Chalmers phát triển có thể được sử dụng cho nhiều kim loại hơn là chỉ vàng.

Một ví dụ quan trọng là đồng, một kim loại rất phổ biến làm chất dẫn điện trong các linh kiện điện tử. 

Chỉ riêng năm 2022, hơn 26 triệu tấn đồng đã được sử dụng trên thế giới và theo công ty phân tích GlobalData, có hơn 695 mỏ đồng đang hoạt động trên toàn cầu. 

Khoảng 75% các mỏ đồng trên thế giới sử dụng dung môi hóa thạch để tinh chế kim loại và tùy thuộc vào quy mô, một mỏ cần tới 1.000 tấn dung môi để tinh chế đồng được khai thác ở đó.

Phương pháp tương tự có thể được sử dụng để tinh chế và tái chế nhiều kim loại quan trọng khác về mặt xã hội, chẳng hạn như bạch kim, được sử dụng trong chất xúc tác, niken và coban trong pin, uranium và plutonium cho ngành công nghiệp hạt nhân và các nguyên tố đất hiếm. 

Loại thứ hai là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị điện tử hàng ngày như điện thoại thông minh và máy tính bảng, đồng thời rất quan trọng đối với công nghệ xanh hiện đại, chẳng hạn như trong tua-bin gió và xe điện.

"Nghiên cứu của chúng tôi cũng là nghiên cứu đầu tiên cho thấy phương pháp chúng tôi phát triển có tính tổng quát và có thể áp dụng cho nhiều loại kim loại. Cho đến nay, tôi chưa tìm thấy kim loại nào không thể tinh chế được bằng dầu diesel sinh học thân thiện với môi trường thay vì dung môi hóa thạch. Ngành công nghiệp kim loại còn bảo thủ, nhưng ở đây chúng tôi có thể chỉ ra một phương pháp đơn giản và hiệu quả để đạt được sự thay đổi xanh cho ngành này", Foreman, người hiện sẽ tiếp tục phát triển và cải tiến phương pháp của mình để có thể tái chế pin gia dụng, cho biết.

Công nghệ này có vẻ thực sự thú vị như một cách để tiết kiệm tiền và cắt giảm lãng phí. Hy vọng sẽ có một khoản đầu tư được thực hiện để thử nghiệm công nghệ ở quy mô thương mại.

Đó có thể là một ngọn núi khá cao để leo lên. Việc tái chế/tinh luyện kim loại đòi hỏi sự đầu tư thực sự lớn. Thực sự, khoản đầu tư rất lớn và các mẫu được thử nghiệm sẽ có giá trị thực sự cao với khoản đầu tư lớn đã được đầu tư để đưa mẫu được cô đặc sang trạng thái có thể tái chế. Chỉ cần lấy một cái để thử nghiệm có thể khá thành công.

Hãy hy vọng công việc trong phòng thí nghiệm đủ vững chắc và có đủ giá trị để đạt được sự quan tâm dùng thử sẽ dễ dàng đến.

Chúng ta có thể không nghe về sự thành công. Nhưng nhiều sản phẩm mà chúng ta yêu thích và sử dụng sẽ có giá thành thấp hơn và có thể một số bãi thải vật liệu đó sẽ được dọn sạch bằng cách tái chế khai thác.

Bài báo khoa học "Chiết xuất vàng và các kim loại khác bằng dung môi bền vững bằng hóa chất sinh khối" đã được đăng trên tạp chí RSC Sustainability (Available Open Access). Các tác giả của nghiên cứu là Mark Foreman, Richard Johansson, Gloria Mariotti, Ingmar Persson, Behabitu Tebikachewa và Mikhail Tyumentsev. Các nhà nghiên cứu đang hoạt động tại Đại học Công nghệ Chalmers và Đại học Khoa học Nông nghiệp Thụy Điển, SLU.

Chia sẻ Chia sẻ

Chia sẻ

Lưu tin