Computer e telefoni cellulari, pannelli solari e altri rifiuti tecnologici stanno diventando un’importante fonte di metalli nobili insieme all’attività mineraria. I ricercatori dell’Università di Helsinki hanno sviluppato metodi di dissoluzione sostenibili per i metalli nobili.
Estrarre metalli nobili dai rifiuti tecnologici
I metodi di estrazione attualmente in uso consumano molta energia e sono dannosi per l’ambiente. Il metodo di estrazione è particolarmente pericoloso per chi lo pratica e per l’ambiente, nel quale rilascia sostanze chimiche pericolose.
Nei paesi in via di sviluppo, i metalli nobili vengono ancora oggi estratti dai rifiuti tecnologici in condizioni grezze nelle discariche.
Anche se i processi idrometallurgici avanzati sono più sicuri e in grado di dissolvere i metalli nobili, il risultato sono miscele di metalli che richiedono ulteriori lavorazioni.
Lo studio
Una recente ricerca condotta dal professor Timo Repo del gruppo di ricerca Catalysis and Green Chemistry ha introdotto un processo in tre fasi in cui il rame viene prima sciolto dai rifiuti tecnologici, seguito dall’argento e, infine, dall’oro. In questo modo, i metalli possono essere separati selettivamente dalla plastica, dalla ceramica e da altri materiali, ottenendo metalli nobili puri. Inoltre i solventi utilizzati possono essere facilmente riciclati.
I ricercatori dell’Università di Helsinki hanno testato solventi organici su circuiti stampati, estraendo con successo l’oro e il rame in essi contenuti. L’argento è stato separato dai vecchi pannelli solari frantumati. Questo risultato è particolarmente interessante perché i pannelli solari sono un prodotto ad alto volume il cui riciclaggio è stato finora estremamente impegnativo.
“In questo studio, abbiamo utilizzato i cosiddetti solventi eutettici profondi, liquidi costituiti da sostanze solide a temperatura ambiente e sotto pressione normale, come il cloruro di colina, utilizzato anche nei mangimi per pollame, e l’urea, nonché altri composti organici sicuri”, ha spiegato la ricercatrice post-dottorato Anže Zupanc del Dipartimento di Chimica dell’Università di Helsinki.
I solventi eutettici profondi sono un tipo speciale di solvente composto da due o più composti semplici, che insieme formano una miscela con un basso punto di fusione. Questi solventi sono detti eutettici profondi, poiché il loro punto di fusione è notevolmente inferiore al punto di fusione di ciascun componente preso singolarmente.
I solventi eutettici profondi sono rispettosi dell’ambiente, rinnovabili e in molti casi biodegradabili. Hanno molte applicazioni come solventi, comprese le reazioni chimiche, la catalisi e le tecniche di estrazione dai rifiuti tecnologici.
In questa ricerca, l’acido lattico è stato utilizzato anche come solvente e il perossido di idrogeno come ossidante: “Un risultato importante è stato la possibilità di riutilizzare i solventi, mettendo in pratica i principi della chimica verde“, ha osservato il Professor Repo.
Secondo Repo, i risultati ottenuti in condizioni di laboratorio costituiscono un passo significativo verso processi chimici sostenibili.
Conclusioni
I metalli da conio Cu, Ag e Au sono essenziali per l’elettronica moderna e il loro riciclaggio dai rifiuti tecnologici sta diventando sempre più importante per garantire la sicurezza del loro approvvigionamento. È fondamentale progettare nuove procedure sostenibili e selettive che sostituiscano i processi attualmente utilizzati.
Lo studio ha descritto un approccio senza precedenti per la dissoluzione sequenziale di singoli metalli da miscele di Cu, Ag e Au utilizzando solventi ionici derivati da biomassa e ossidanti verdi.
In un secondo step, i metalli sono stati semplicemente e quantitativamente recuperati dai rifiuti tecnologici dalle dissoluzioni, e i solventi riciclati e riutilizzati. L’applicabilità dell’approccio sviluppato è stata dimostrata recuperando metalli da substrati di rifiuti tecnologici come circuiti stampati e pannelli solari.
Le reazioni di dissoluzione e la selettività sono state esplorate con diverse tecniche analitiche e calcoli DFT. Gli studiosi hanno previsto che il loro approccio aprirà una nuova strada per il riciclaggio moderno e sostenibile di substrati di rifiuti tecnologici.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Angewandte Chemie.
