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.
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.
- Дмитрий Ладыгин
- frontiersin.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...
Самая запрещенная русская сказка: почему «Курочку Рябу» не любили ни цари, ни руководители СССР?
Чтобы эту историю можно было рассказывать советским детям, ее сюжет пришлось изменить самым радикальным образом. Но, может быть, это и к лучшему...
Тайна гибели сибирского «Титаника»: почему некоторые детали катастрофы 1921 года неизвестны даже сейчас?
Поразительно, но тогда судьи единогласно оправдали капитана парохода. Так кто же тогда был виновником этого страшного происшествия?...
Раскрыта главная тайна антарктического льда: ученые узнали, как и кем была взломана природная защита Шестого континента
Похоже, той Антарктиде, которую мы знаем, приходит конец. Впрочем, это не точно...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены. Часть 2. Расплата
Как наука отменила срок давности у преступления? И какая тайна осталась не раскрытой?...
Гениальное ДНК-«мошенничество»: ученые раскрыли секрет рыбы, которая плевать хотела на главные законы биологии
100 000 лет успешного клонирования: амазонская моллинезия просто... копирует себя. И при этом удивительно успешно ремонтируют поврежденные гены, насмехаясь над...
Японец 26 лет ждал, пока раскроют убийство его жены
Как новейшие технологии помогли сдвинуть с места нераскрываемое дело...
Главный секрет человеческого дыхания: ученые рассказали, почему мы дышим «вахтовым методом»
Эксперты предупреждают: из-за особенности организма многие люди не смогут попасть в космос. Но решение все-таки есть...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...
Древнеримский артефакт переписывает историю Америки: Колумб был не первым?
Почему находка из индейской могилы почти 100 лет вызывает ожесточенные споры среди археологов и историков?...