弗林德斯大学的科学家研发出一种更清洁环保的黄金提取技术——不仅适用于矿石,还能处理日益堆积的电子垃圾。该方法利用泳池消毒剂中常见的化合物及可重复使用的新型聚合物,避免了汞和氰化物等有毒化学品的使用,甚至能提取科学废料中的微量黄金。经过从电路板到混合金属矿石等各类物料的测试验证,该技术为全球淘金热与电子垃圾危机提供了双重解决方案。这项颠覆性技术将改变个体采矿者和回收企业的行业格局,在回收贵金属的同时保护人类与地球环境。
这项黄金提取技术在顶级期刊《自然-可持续发展》上得到阐述,有望降低采矿产生的有毒废弃物水平,并证明可通过回收废弃计算机印刷电路板中的有价值组分来获取高纯度黄金。
由马修·弗林德斯教授贾斯汀·查克领导的项目团队应用这种集成方法,实现了从多种来源高产量提取黄金的目标——甚至能回收科学废物流中的痕量黄金。
该技术在电子废物、混合金属废料和精矿中均展现出更安全、更可持续的黄金回收进展。
"这项研究包含多项创新,包括一种源自水消毒化合物的新型可回收浸出试剂,"弗林德斯大学理工学院查克实验室负责人、化学教授贾斯汀·查克表示。
"团队还开创了全新的聚合物吸附剂制备方法——利用光引发关键反应来制造这种能在提取后将黄金结合到水中的材料。"
新研究报告了对这些方法机理、适用范围及局限性的广泛研究,团队计划与采矿和电子废物回收企业合作,进行更大规模的工艺试验。
查克教授指出:"我们的目标是提供有效的黄金回收方法,在满足黄金多种用途的同时,减轻对环境和人类健康的影响。"
新工艺采用低成本无害化合物提取黄金。该试剂(三氯异氰尿酸)广泛应用于水体净化和消毒领域。经盐水激活后,试剂可溶解黄金。
随后,黄金可选择性地结合到弗林德斯团队研发的新型富硫聚合物上。该聚合物的高选择性使其能在高度复杂的混合物中回收黄金。
通过触发聚合物"自动解聚"并转化回单体,即可实现黄金回收。此过程既能回收黄金,又能使聚合物循环再利用。
全球黄金需求源于其高经济价值和货币属性,同时它也是电子、医疗、航空航天技术及其他产品和行业的关键元素。然而,开采这种贵金属可能涉及使用剧毒物质(如氰化物和汞)进行黄金提取,并造成水、空气和土地的其他负面环境影响,包括二氧化碳2排放和森林砍伐。
弗林德斯大学主导项目的目标是提供比汞或氰化物更安全的黄金提取与回收替代方案。
团队还与美国和秘鲁专家合作验证该技术在矿石上的应用,旨在支持原本依赖有毒汞进行黄金混汞的小型矿场。
金矿开采通常使用剧毒氰化物从矿石中提取黄金,若管理不当将对野生生物及整体环境构成风险。个体和小型金矿仍采用汞进行黄金混汞。不幸的是,金矿开采中的汞使用是地球上最大的汞污染源之一。
查克教授表示,与工业界及环保组织的跨学科研究合作将有助于解决支撑经济与环境的复杂问题。
"我们特别感谢工程、采矿和慈善合作伙伴支持将实验室发现转化为更大规模的黄金回收技术示范。"
这项重大新研究的首席作者——弗林德斯大学博士后研究员马克斯·曼博士、托马斯·尼科尔斯博士、哈沙尔·帕特尔博士和林恩·里斯本博士——在大量电子废物堆中广泛测试了新技术,旨在为全球日益稀缺的资源利用寻求更可持续的循环经济解决方案。电子废物的许多组件(如CPU单元和RAM卡)含有黄金、铜等贵金属。
曼博士指出:"本文表明需要跨学科合作来解决全球管理日益增长的电子废物堆这一重大问题。"
ARC DECRA研究员尼科尔斯博士补充道:"新开发的黄金吸附剂采用可持续方法制造,利用紫外光制备富硫聚合物。回收黄金后对聚合物进行循环再利用,进一步提升了该方法的环保价值。"
帕特尔博士表示:"我们深入电子废物堆发掘出了金块!希望这项研究能激发应对紧迫全球挑战的有效解决方案。"
"随着技术和社会对黄金需求的持续增长,开发安全通用的方法从不同来源提纯黄金变得愈发重要,"里斯本博士总结道。
核心数据:
电子废物是全球增长最快的固体废物流之一。2022年全球电子废物产量估计达6,200万吨,仅有22.3%被记录为正式收集回收。
电子废物因含有有毒物质且不当回收时会产生有毒化学物质而被视为危险废物。其中多种有毒物质已被确认或怀疑危害人类健康,部分物质(如二噁英、铅和汞)被列入十大公共卫生危害化学品。低劣的电子废物回收对公共健康安全构成威胁。
矿工使用汞与矿石中的金粒结合形成汞合金,再通过加热蒸发汞来提取黄金,此过程会释放有毒蒸气。研究表明高达33%的个体矿工遭受中度金属汞蒸气中毒。
全球70多个国家有1,000万至2,000万矿工从事个体和小型金矿开采,其中包括多达500万妇女儿童。这些通常缺乏监管且不安全的作业产生了全球37%的汞污染(每年838吨)——超过任何其他行业。
多数非正规矿场缺乏向无汞采矿转型的资金和培训。尽管贡献了全球20%的黄金供应并产生约300亿美元年产值,个体矿工销售黄金的价格通常仅为全球市场价的70%。此外,由于许多金矿位于偏远农村地区,矿工贷款常受限于非法渠道的高利贷,进一步刺激了对汞的需求。