Jedes Jahr fallen Millionen Tonnen Elektroschrott an, was zu Umwelt- und Wirtschaftsproblemen führt. Ein amerikanisches Forscherteam schlägt eine innovative Lösung vor, indem es aus diesem Abfall Gold extrahiert und es dann in einen Katalysator umwandelt, wodurch Kohlendioxid in organische Materialien umgewandelt wird. Dieser Ansatz könnte eine Antwort auf die nachhaltige Bewirtschaftung von Elektroschrott bieten.
Ein Forschungsteam unter der Leitung der Cornell University (USA) hat eine Methode entwickelt, um Gold aus Elektroschrott zu gewinnen. Anschließend dient das gewonnene Edelmetall als Katalysator für die Umwandlung des Treibhausgases Kohlendioxid (CO2) in organische Materialien. Laut Amin Zadehnazari, Postdoktorand im Labor von Alireza Abbaspourrad, außerordentlicher Professor für Lebensmittel, könnte diese Innovation eine nachhaltige Nutzung der etwa 50 Millionen Tonnen Elektroschrott ermöglichen, die jedes Jahr weggeworfen werden und von denen nur 20 % recycelt werden Chemie und Inhaltsstoffetechnologie an der Fakultät für Agrar- und Biowissenschaften.
Kovalente organische Gerüste zur Goldeinfangung
Amin Zadehnazari synthetisierte zwei Arten von vinylgebundenen kovalenten organischen Gerüsten (VCOFs), um Goldionen und Nanopartikel von Leiterplatten in gebrauchten elektronischen Geräten zu entfernen. Einer seiner VCOFs zeigte die Fähigkeit, 99,9 % des Goldes selektiv einzufangen, wobei andere in den Geräten vorhandene Metalle wie Nickel und Kupfer nur sehr wenig zurückgehalten wurden.
«Anschließend können wir die mit Gold beladenen COFs verwenden, um das CO2 in nützliche Chemikalien umzuwandeln», gab der Forscher an. „Durch die Umwandlung von CO2 in wertschöpfende Materialien reduzieren wir nicht nur die Anforderungen an die Abfallbewirtschaftung, sondern bieten auch Vorteile für die Umwelt und die Praxis. Es ist eine Win-Win-Situation für die Umwelt.»
Die in Nature Communications angenommene Veröffentlichung unterstreicht die Möglichkeiten der Umnutzung von Elektroschrott als potenzielle Goldmine. Schätzungen zufolge enthält eine Tonne Elektroschrott mindestens zehnmal mehr Gold als eine Tonne Golderz. Da bis 2030 voraussichtlich 80 Millionen Tonnen Elektroschrott anfallen, wird es immer wichtiger, Wege zur Rückgewinnung dieses Edelmetalls zu finden.
Umweltfreundliche Rückgewinnungsmethoden
Bei herkömmlichen Methoden zur Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott werden schädliche Chemikalien wie Zyanid verwendet, die ein Risiko für die Umwelt darstellen. Zadehnazaris Methode zeichnet sich durch den Verzicht auf gefährliche Chemikalien aus und nutzt die chemische Adsorption – das Anhaften von Partikeln an einer Oberfläche.
Kovalente organische Gerüste (COFs) sind poröse kristalline Materialien, die für ihre vielfältigen potenziellen Anwendungen bekannt sind, darunter chemische Sensorik und Energiespeicherung. Zadehnazari synthetisierte zwei VCOFs unter Verwendung von Tetrathiafulvalen (TTF) und Tetraphenylethylen (TPE) als Bausteine. TTF-COF zeigte aufgrund seines Reichtums an Schwefel, zu dem Gold eine natürliche Affinität hat, eine überlegene Goldadsorption. Zusätzlich zu seiner hohen Adsorptionskapazität überstand TTF-COF 16 Wäschen und Wiederverwendungen mit geringem Verlust an Adsorptionseffizienz.
Unter Umgebungs-CO2-Druck bei 50 Grad Celsius (122 Grad Fahrenheit) wandelt goldbeladenes COF CO2 durch Carboxylierung effizient in organisches Material um.
Abbaspourrad weist darauf hin, dass andere Methoden zur Rückgewinnung von Gold und anderen Edelmetallen aus Elektroschrott im Allgemeinen nicht so selektiv sind wie die von Zadehnazari vorgeschlagene, was zu Verunreinigungen führt. „Es ist sehr wichtig, die Menge an Gold und anderen Edelmetallen zu kennen, die in solchen elektronischen Geräten vorhanden sind, und sie so zurückgewinnen zu können, dass das gewünschte Metall – in diesem Fall Gold – selektiv eingefangen wird.» erwähnte er.
Bildunterschrift: Stapel elektronischer Karten
Artikel: „Recycling von Elektroschrott in goldbeladene kovalente organische Gerüstkatalysatoren für die terminale Alkincarboxylierung“ – DOI: s41467-024-55156-3
Quelle: Cornell University
