İçindeki altını çıkarmanın yolu bulundu: Çöp sandığınız eski telefonlar servet değerinde

Elektronik atıklardan değerli metal geri kazanımında yeni bir dönem başlıyor olabilir. ABD'deki Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi'nden bilim insanları, elektrik akımı yardımıyla altın başta olmak üzere değerli metalleri atıklardan ayırabilen özel bir molekül geliştirdi. Yöntem, geri dönüşümde kullanılan kimyasal madde miktarını on kat, hatta yüz kat azaltma potansiyeli taşıyor.

ATTIĞIMIZ HER TELEFON DEĞERLİ METAL KAYBI DEMEK

Kullanım ömrünü tamamlayan akıllı telefonlar, bilgisayarlar ve diğer elektronik cihazlar, içlerinde barındırdıkları altın, gümüş ve çeşitli kritik metallerle birlikte çöpe gidiyor. Bu metallerin atıklardan geri kazanılması bugüne kadar yoğun miktarda kimyasal kullanımı gerektiriyordu; hem maliyetli hem de çevresel açıdan yük oluşturan bir süreçti.

Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi'nden kimya ve biyomoleküler mühendisliği profesörü Xiao Su önderliğindeki araştırma ekibi, bu sürece elektrik enerjisini dahil ederek çözüm arayışına girdi.

YENİ MOLEKÜL KİMYASALLARIN YERİNİ ALIYOR

Çalışma, ekibin 2024'te geliştirdiği elektrokimyasal sıvı-sıvı ekstraksiyon sisteminin (e-LLE) üzerine inşa edildi. O sistemde elektrik enerjisi bazı asit ve bazların yerini alabiliyordu, fakat sürecin tamamlanması için yine de kimyasallara ihtiyaç vardı.

Yeni geliştirilen molekül ise bu ihtiyacı ortadan kaldırmayı hedefliyor. Molekülün metal iyonlarına seçici biçimde bağlanabilme, kalıcı bir elektrik yükü taşıma ve ekstraksiyonda kullanılan organik sıvı içinde çözünmüş halde kalabilme özellikleri, elektriğin süreci doğrudan yönetmesine olanak tanıyor.

"BAŞTAN SONA ELEKTRİKLE İŞLEYEN BİR SİSTEM"

Araştırmanın postdoktor araştırmacılarından Deborah Schmitt, molekülün taşıdığı kalıcı yük sayesinde aynı zamanda elektrolit görevi gördüğünü belirtiyor. Bu sayede elektrik akımı sıvı ortamda iletilebiliyor ve geleneksel yöntemde kimyasallarla sağlanan redoks reaksiyonları artık doğrudan elektrikle tetiklenebiliyor.

Süreç şöyle işliyor: Molekül önce elektrikle yükleniyor, ardından hedef metale bağlanıp onu organik faza taşıyor. Son aşamada yine elektrik kullanılarak metal molekülden ayrıştırılıyor.

KİMYASAL KULLANIMI YÜZDE 90'A VARAN ORANDA DÜŞEBİLİR

Laboratuvar denemelerinde molekül, elektronik atıklardan elde edilen ve birden fazla metal içeren karışık çözeltilerden altını seçici şekilde ayırmayı başardı. Araştırmacılara göre ara aşamalarda kullanılan kimyasalların yerini elektriğin alması, toplam kimyasal tüketimini 10 ila 100 kat azaltabiliyor. Bu da yalnızca maliyeti değil, sürecin karmaşıklığını da düşürüyor.

SIRADAKİ HEDEF PLATİN VE DİĞER KRİTİK METALLER

Ekip, geliştirdikleri yöntemi yalnızca altınla sınırlı tutmayı planlamıyor. Sistemin farklı moleküler tasarımlarla, kullanılmış otomotiv katalizörlerindeki platin grubu metaller ve maden atıklarındaki çeşitli kritik elementler için de uyarlanabileceği belirtiliyor.

Araştırmacılardan Aderiyike Aguda, aynı elektrokimyasal altyapı korunarak farklı metalleri hedef alan yeni ekstraksiyon moleküllerinin tasarlanabileceğini vurguluyor.

LABORATUVARDAN SANAYİYE UZANAN BİR YOL HARİTASI

Ekip, çalışmanın en önemli katkısının tek bir molekül üretmekten çok, elektrikle çalışan sıvı-sıvı ekstraksiyon sistemlerinin nasıl tasarlanabileceğine dair genel bir çerçeve sunması olduğunu ifade ediyor. Bir sonraki adımda yöntemin laboratuvar ölçeğinden endüstriyel uygulamaya taşınması hedefleniyor.

Araştırmacılar ayrıca farklı metaller için yeni moleküller geliştirmeyi sürdürüyor; bilgisayar modellemeleri ve yapay zeka desteğiyle uygun ekstraksiyon moleküllerinin daha hızlı keşfedilmesi üzerinde çalışıyor.

Kritik mineral talebinin artması ve küresel tedarik zincirlerindeki baskılar, elektronik atıklardan ve diğer kaynaklardan değerli metallerin daha az kimyasalla geri kazanılmasını giderek daha kritik bir araştırma alanı haline getiriyor. Yeni geliştirilen yöntem de bu alanda elektrik enerjisiyle yürütülen metal ayrıştırma süreçlerine dair umut verici bir adım olarak öne çıkıyor.

Araştırmanın bulguları ACS Energy Letters dergisinde yayımlandı.