Een spectaculaire transformatie van Vietnamese loempia: de geboorte van alchemie die ‘goud’ uit afvalwater haalt > Nieuws

Conventionele terugwinningsprocessen voor edele metalen zijn vanuit milieuperspectief zeer zwaar. Bestaande adsorbentia die worden gebruikt om goud uit afval op industriële locaties te filteren, bevatten grote hoeveelheden chemicaliën of organische oplosmiddelen die voornamelijk uit aardolie worden gewonnen, en er is op gewezen dat het proces zelf een andere bron van milieuvervuiling veroorzaakt. Bovendien zijn poedervormige adsorbentia na gebruik erg lastig van de vloeistof te scheiden, en zelfs op biopolymeren gebaseerde natuurlijke adsorbentia moesten een complex verknopingsproces doorlopen om hun vorm in water te behouden, waardoor ze economisch uiterst onhaalbaar zijn. In deze situatie concentreerde het onderzoeksteam zich op de structurele voordelen van rijstpapier, dat al een bepaalde vorm had. Door een filmachtig materiaal te gebruiken waarvoor geen apart gietproces nodig is, is er een doorbraak bereikt die tegelijkertijd de economische efficiëntie en de eenvoud van de productie oplost, wat de grootste uitdagingen van het bestaande proces waren.

De belangrijkste strategie van het onderzoeksteam was het chemisch modificeren van rijstpapier in een milieuvriendelijk aquatisch milieu. In dit proces wordt rijstpapier getransformeerd van een eenvoudige zetmeelklomp naar een krachtig adsorbens met een poreuze structuur met talrijke microporiën. In het bijzonder beschikt dit adsorbens over een uitstekende mechanische stabiliteit, waardoor scheuren of loskomen wordt voorkomen, zelfs in elektronisch afvalwater in een zure omgeving. Het geheim van het selectief vangen van alleen goudionen ligt in elektrostatische aantrekkings- en chelatiemechanismen. Door metaalionen te laten combineren met atomen in rijstpapier om een ​​stabiele ringstructuur te vormen, wordt een uitstekende selectiviteit bereikt om nauwkeurig alleen goudionen te selecteren, zelfs onder talrijke onzuiverheden. Dit resulteerde in het maximaliseren van de efficiëntie van de goudwinning, terwijl de adsorptiesnelheid van andere metalen zoals koper werd onderdrukt tot minder dan 0,5%.

Een andere reden waarom dit onderzoek hoog aangeschreven staat in de academische wereld is vanwege de ‘zelfreductie’-eigenschap die optreedt tijdens het adsorptieproces. Rijstpapieradsorbentia absorberen niet alleen goudionen, maar vertonen ook een unieke chemische reactie die sommige ervan reduceert tot gouden nanodeeltjes. Deze kenmerken verhogen de efficiëntie van de goudterugwinning dramatisch, terwijl het tegelijkertijd mogelijk wordt gemaakt om hoogzuiver goud te scheiden met een eenvoudig calcinatieproces (warmtebehandeling) nadat de adsorptie is voltooid. De onderzoekers suggereerden zelfs dat niet alleen rijstpapier, maar ook alle op zetmeel gebaseerde voedingsmaterialen zoals glasnoedels en tapiocaparels kunnen worden gebruikt in dit adsorbensconversieproces. Dit ondersteunt de sterke mogelijkheid dat een model voor de circulatie van hoogwaardige hulpbronnen, waarbij gebruik wordt gemaakt van afgedankte voedselmaterialen, in de hele sector kan worden uitgebreid, zolang de stabiliteit van vraag en aanbod van grondstoffen gewaarborgd blijft.

Hoewel er nog enkele praktische uitdagingen zijn bij het commercialiseren van deze technologie, is het potentieel ervan groot. Onderzoekers, waaronder dr. Seung-su Shin, benadrukken dat om de technologie te commercialiseren, standaardisatie van de kwaliteit van adsorberende grondstoffen, procesoptimalisatie en opschalingsonderzoek voor toepassing op daadwerkelijke grootschalige industriële locaties essentieel zijn. Niettemin is het veelzeggend dat het bestaande complexe en dure chemische proces werd vervangen door een eenvoudig en milieuvriendelijk biomassaproces. Deze technologie heeft de veelzijdigheid om de reikwijdte van het onderzoek in de toekomst uit te breiden naar het gebied van het terugwinnen van niet alleen elektronisch afval, maar ook diverse zeldzame hulpbronnen zoals zeldzame aardmetalen. Het proces van het transformeren van goedkope voedselingrediënten in ‘bewakers’ die de belangrijkste hulpbronnen van de hightechindustrieën beschermen, kan een uitstekend voorbeeld zijn van hoe wetenschap en technologie kunnen bijdragen aan een duurzame toekomst.