Учёные использовали отработанные пивные дрожжи для извлечения металлов из раствора

При переработке отслужившей своё электроники обычно рассчитывают получить из старых деталей максимум полезных материалов для вторичного использования. Однако перерабатывать лом вышедших из употребления устройств очень непросто, потому что возникает задача отделить друг от друга различные металлы.


Австрийские учёные изобрели способ, как избирательно улавливать металлы из массы отходов, используя дрожжи, отработанные при процессе пивоварения. Что интересно, побывавшие в употреблении пивные дрожжи благодаря этой технологии можно использовать повторно, отчего процесс становится ещё более безопасным с точки зрения экологии.

Клеменс Кремсер из Университета природных ресурсов и наук о жизни в Вене сказал, что первый шаг для переработки электронных отходов — это приготовление раствора. А затем необходимо избирательным образом извлечь из него металлы по отдельности. Но селективное извлечение металлов остаётся сложной задачей. В иных случаях стремятся получить осадок. Но австрийские изобретатели прибегли к так называемой биосорбции, то есть поглощению элементов с помощью биологических компонентов — дрожжей. К тому же новый способ оказался гораздо дешевле традиционных.

Исследователи и ранее рассматривали решение задачи с помощью биосорбентов, то есть веществ природного происхождения в качестве поглотителей металлов из отходов. Но у всех прежних попыток обнаруживались значительные недостатки. Так, при химическом осаждении на дно ёмкости выпадает загрязнённый шлак. Но биоуголь — биосорбент, аналогичный древесному углю, — затем бывает трудно отделить от сточных вод.

Вместо этого учёные закупили 20 литров отработанных пивных дрожжей. Затем отделили биомассу от пивных остатков и высушили дрожжи. Электростатические взаимодействия с дрожжевыми клетками побуждают ионы металлов прилипать к поверхности. В этом и заключается процесс адсорбции. Изменение кислотности (рН) раствора влияет на способность дрожжей адсорбировать большее количество или разные ионы металлов, в зависимости от того, что намешано в растворе, или от конкретного значения рН.

Затем учёные проанализировали дрожжевую биомассу, чтобы оценить содержание в ней цинка, алюминия, меди и никеля из отходов электроники. Исследователи тестировали растворы металлов при различных показателях pH и при разных температурах. То есть опытным путём стремились понять, можно ли повысить притяжение элементов к дрожжам дабы извлечь больше металла. В общем, протестировали взаимодействие дрожжей с реальными полиметаллическими отходами, то бишь содержащими разные металлы.

Специалист по металлургии Анна Зибер объяснила, что новацией в научной работе стал не сам по себе давно известный принцип использования биомассы в работе с отходами. Суть была в селективности, то есть избирательности, биосорбции, чтобы повысить эффективность извлечения того или иного металла из «бульона» полиметаллических отходов.

Соавтор научной работы сказала, что им с коллегами удалось продемонстрировать высокие показатели извлечения металла из сложного раствора с использованием экологически чистой и дешёвой биомассы. Биомасса дрожжей считается безопасной, и её можно использовать повторно, что повышает экономическую целесообразность такого подхода.

Учёным удалось извлечь более 50% алюминия, более 40% меди и более 70% цинка из отдельных растворов соответствующих металлов. Более 50% меди и более 90% цинка удалось вытянуть из ёмкости с полиметаллическими отходами, в которой тестировали технологию.

Изменение температуры незначительно повлияло на эффективность, кроме случая с цинком, где регулировка температуры повысила скорость извлечения на 7,6%. А регулирование кислотности оказало небольшое влияние на большинство растворов металлов, за исключением алюминия: в его случае эффективность извлечения возросла на 16%.

Металлы можно отделять от дрожжей кислотной обработкой, добавила Зибер. Сами дрожжи впоследствии также можно перерабатывать без существенного влияния на их способность извлекать металлы. Учёные доказали это, пять раз повторив с одной популяцией отработанных пивных дрожжей циклы извлечения различных металлов.

Однако учёные предупредили, что процесс нуждается в проведении гораздо более масштабных исследований в реальных условиях. Дело в том, что опыты проводили на примере лишь четырёх металлов. Кроме того, концентрация ионов в растворах была очень низкой. В общем, только после всесторонней дальнейшей работы можно вести речь о внедрении метода в промышленность.