Un subproducto del queso convierte los desechos electrónicos en oro.
Cosas clave que debe saber:
- El problema mundial de los desechos electrónicos está aumentando: se generan millones de toneladas métricas anualmente, lo que requiere soluciones de reciclaje innovadoras.
- Los investigadores han desarrollado un método innovador utilizando proteína de suero subproducto del queso para extraer eficientemente oro de los desechos electrónicos.
- Esta nueva técnica no sólo promete reducir el daño ambiental sino también mejorar la viabilidad económica del reciclaje de desechos electrónicos.
- El proceso representa un paso significativo hacia la gestión sostenible de residuos electrónicos, transformando potencialmente la industria del reciclaje.
A medida que el problema de los desechos electrónicos continúa creciendo, el aumento de los costos de los minerales en bruto, la creciente escasez de elementos cruciales y el creciente daño que enfrenta el medio ambiente están ejerciendo presión sobre los gobiernos, los ingenieros y el público mundial por igual. Al reconocer los desafíos que enfrentan los desechos electrónicos, los investigadores han demostrado recientemente una nueva técnica potencial que utiliza desechos de queso viejos para extraer oro de los dispositivos electrónicos de manera más eficiente. ¿Qué desafíos presenta el reciclaje de desechos electrónicos, qué demostraron los investigadores? ¿Podría dicho proceso ayudar a abordar los desafíos de los desechos electrónicos para la próxima generación?
¿Qué desafíos presenta el reciclaje de desechos electrónicos?
No se puede subestimar el papel que desempeña la electrónica en la vida cotidiana; prácticamente sustenta todo lo que hacemos, desde pagar facturas hasta encontrar fuentes de entretenimiento. Pero si bien la electrónica sigue desempeñando un papel cada vez más importante en la civilización, introduce toda una serie de desafíos que es necesario abordar.
Uno de esos desafíos es el ritmo extremo de cambio que se observa en la industria electrónica, que rápidamente puede dejar a muchos atrás. Aquellos que pueden mantenerse al día con las últimas tendencias tecnológicas pueden aprovechar al máximo las nuevas ofertas de hardware y software, mientras que aquellos que no pueden hacerlo a menudo se quedan atrás.
Otro desafío son los numerosos problemas de seguridad y privacidad que surgen al agregar dispositivos electrónicos a los dispositivos cotidianos. La inclusión de micrófonos, cámaras y conjuntos de sensores en los productos, junto con la conectividad a Internet, los convierte a todos en un potencial dispositivo de espionaje, así como en una plataforma para lanzar ataques.
El impacto ambiental de los desechos electrónicos es profundo: menos del 20% se recicla adecuadamente. Esto no sólo conduce a una pérdida significativa de metales preciosos y otros recursos, sino que también contribuye a una grave degradación ambiental y riesgos para la salud debido a la liberación de sustancias tóxicas en los ecosistemas.
La creciente crisis de la acumulación de residuos electrónicos
Sin embargo, un problema universal que continúa empeorando con cada año que pasa sigue estando por encima de todo: los desechos electrónicos. En pocas palabras, todos Los dispositivos electrónicos eventualmente se estropean, se vuelven obsoletos o simplemente no deseados y deben descartarse. Teniendo en cuenta que la mayoría de los usuarios de dispositivos electrónicos son consumidores, gran parte de estos desechos electrónicos terminan en la papelera, que a su vez rara vez se recicla.
"¡No hay nada más sostenible que eso!" – Profesor Raffaele Mezzenga, sobre el uso de un subproducto del queso para recuperar oro de los desechos electrónicos.
Comprender la magnitud del problema de los desechos electrónicos es crucial. Según el Global E-waste Monitor, el mundo generó la asombrosa cifra de 53.6 millones de toneladas métricas de desechos electrónicos solo en 2019, una cifra que se espera que crezca exponencialmente. Esto resalta la necesidad urgente de métodos de reciclaje innovadores que no solo mitiguen el daño ambiental sino que también recuperen recursos valiosos de manera eficiente.
Debido a la gran cantidad de desechos electrónicos que no se reciclan, landfills pueden convertirse rápidamente contaminados con numerosos productos químicos y compuestos. incluidos plomo, mercurio y arsénico, todos los cuales pueden contaminar el medio ambiente local. Además, si estos residuos llegan a un incinerador, los compuestos resultantes se expulsan al aire, lo que contamina aún más la atmósfera.
El lado positivo: metales valiosos en los desechos electrónicos
Una ventaja salvadora de la electrónica moderna es que contiene muchos metales preciosos, incluidos oro, plata y cobre. Teniendo en cuenta que estos elementos son cada año más caros, los beneficios económicos del reciclaje de residuos electrónicos también aumentan.
Sin embargo, extraer estos valiosos minerales de los desechos electrónicos es más fácil de decir que de hacer, y el uso de productos químicos extremadamente cáusticos (incluidos el ácido nítrico, el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico) hace que el proceso de reciclaje sea peligroso más allá de lo razonable. Para empeorar las cosas, la energía necesaria para fundir y extraer los metales preciosos también presenta desafíos con respecto a las emisiones de CO2.
El enfoque innovador de los investigadores de ETH Zürich, que aprovecha la proteína de suero de los subproductos del queso, representa un salto significativo hacia el reciclaje sostenible de residuos electrónicos. Este método no solo reduce la dependencia de productos químicos peligrosos, sino que también muestra el potencial de las prácticas de economía circular al reutilizar los desechos de la industria alimentaria para obtener beneficios ambientales.
La figura 1 se adentra en el meollo de la transformación de residuos en oro, literalmente. Aquí vemos cómo los investigadores utilizan inteligentemente el suero, un subproducto del queso, junto con los desechos electrónicos para extraer oro puro. Es un brillante escaparate de la economía circular en funcionamiento, que convierte lo que normalmente desecharíamos en recursos valiosos. Este esquema nos da un vistazo al futuro del reciclaje, donde cada residuo encuentra una segunda vida.
El reciclaje de residuos electrónicos también requiere un alto grado de trabajo manual, ya que los dispositivos deben organizarse y desmontarse adecuadamente. Por ejemplo, a los productos electrónicos se les debe quitar la carcasa, los cables y las baterías. antes desnudo Los PCB pueden arrojarse a grandes tanques de productos químicos.
Este uso de mano de obra aumenta el costo del reciclaje y al mismo tiempo expone a los trabajadores a niveles potencialmente peligrosos de compuestos tóxicos. Además, a medida que grandes cantidades de desechos electrónicos llegan a los países en desarrollo, rara vez se siguen las precauciones de seguridad, lo que genera daños a gran escala.
Los investigadores utilizan restos de queso viejo para extraer oro
Está claro que el proceso de reciclaje de desechos electrónicos es complejo y costoso, pero considerando que las recompensas incluyen cantidades sustanciales de oro, plata y cobre, una empresa de este tipo puede resultar rentable. Si este proceso pudiera hacerse más respetuoso con el medio ambiente, entonces el reciclaje de residuos electrónicos se convertiría en una obviedad. Al reconocer los beneficios del reciclaje de desechos electrónicos, los investigadores del EHT Zurich han publicó sus hallazgos sobre un método recientemente desarrollado para extraer oro de los desechos electrónicos, que se ha afirmado que reduce significativamente el consumo de energía y al mismo tiempo aumenta sustancialmente el margen de beneficio final.
Destacando la importancia de esta investigación, la capacidad del método para absorber selectivamente el oro de los desechos electrónicos sin la necesidad de procesos químicos adicionales es un punto de inflexión. Ejemplifica cómo la investigación interdisciplinaria puede conducir a avances que aborden tanto la sostenibilidad ambiental como la recuperación de recursos.
Enfoque innovador para la recuperación de oro a partir de desechos electrónicos
Para lograr una extracción de oro eficiente, los investigadores recurrieron a desechos de queso que contienen proteínas de suero. Al utilizar la formación de amiloide, los investigadores convirtieron la proteína de suero en una estructura de aerogel que consiste en una delicada estructura de proteína de suero con grandes huecos. Si se controla cuidadosamente la formación del aerogel, es posible crear una metaestructura con propiedades de absorción selectiva, lo que significa que su estructura determina a qué elementos se une bien.
Luego, los desechos electrónicos se clasifican en sus placas de circuito y se sumergen en una solución de agua regia, que disuelve la mayoría de los metales, incluido el oro. En este punto, se necesitarían numerosos ciclos de filtración para separar aún más el oro de la solución, lo que en sí mismo es difícil y requiere mucha energía (aunque también requiere agentes reductores).
Sin embargo, si la estructura del aerogel de proteína de suero se coloca en la solución, las partículas de oro forman escamas en la estructura. Este uso de una metaestructura permite la extracción de oro sin necesidad de utilizar procesos químicos adicionales, y una vez que la estructura del aerogel ha absorbido completamente las partículas de oro, se puede fundir para formar una pepita de oro en bruto.
La pepita resultante puede tener una pureza de alrededor del 90 – 91 %, lo cual es extremadamente alto considerando que el proceso aún está en su infancia y tiene mucho espacio para crecer y refinarse.
La Figura 3 revela las maravillas microscópicas de la recuperación de oro a través de la lente de la ciencia de materiales avanzada. Aquí, exploramos el viaje transformador de los iones de oro, a medida que convergen en nanopartículas y formaciones cristalinas, todo facilitado por el uso pionero de aerogeles AF. Esta narrativa visual no solo captura la esencia de la investigación de vanguardia, sino que también simboliza un salto hacia prácticas sostenibles de reciclaje de desechos electrónicos, uniendo los ámbitos de la la tecnología y administración ambiental.
Nanopartículas de oro y formación de cristales mediante aerogeles AF. a) La aparición de nanopartículas de oro en la superficie del aerogel AF tras la absorción de una mezcla de metales dorados de 10 ppm. b) La generación de cristales de oro en aerogel AF dentro de un vial de vidrio de 4 ml lleno con una mezcla de metales de 1000 ppm. c) Instantáneas de microscopía óptica de la muestra de aerogel AF representada en (b). d) Imágenes SEM que muestran un aerogel AF adornado con cristales de oro recién formados. e) Análisis XRD que revela la estructura de nanoplacas de oro sintetizadas mediante la adsorción y posterior reducción de Au3+ en aerogel AF. f) Imágenes AFM de microplacas hexagonales de oro creadas por AF (con un recuadro que detalla el perfil de altura a lo largo de la microplaca). g) La visualización HAADF-STEM. h) Una imagen del espectro EDS codificada por colores de la partícula que se muestra en (g), que ilustra la superposición de señales de Au-Lα y C-Kα. i) Una micrografía BF STEM de una plaqueta de Au junto con su patrón SAD obtenido en modo de difracción de electrones, que muestra la orientación del plano [111] de la plaqueta.
Este avance tiene el potencial de transformar la industria del reciclaje de desechos electrónicos al hacer que la extracción de metales preciosos no sólo sea más respetuosa con el medio ambiente sino también más rentable. A medida que la tecnología madure y crezca, podría reducir significativamente las barreras para el reciclaje de desechos electrónicos, fomentando una adopción más generalizada de prácticas de reciclaje a nivel mundial.
¿Podrían estos procesos ayudar a abordar los residuos electrónicos?
Independientemente de las dificultades que enfrenta el reciclaje de desechos electrónicos, tiene que hacerse simplemente porque No es aceptable permitir que los desechos electrónicos se acumulen en los vertederos.. Intentar reutilizar hardware antiguo no siempre es una solución, lo que significa que, en algún momento, los circuitos deben descomponerse en sus materias primas y darles una nueva vida.
Pero si este proceso puede resultar económico, no sólo ayudará a financiar investigaciones para encontrar nuevas formas de reutilizar aparatos electrónicos viejos, sino que también alentará a los usuarios a reciclar sus aparatos electrónicos viejos. De hecho, si el reciclaje de desechos electrónicos puede volverse altamente rentable, es posible que los usuarios intercambien desechos electrónicos por dinero en efectivo en esquemas de recompra.
Lo que los investigadores han demostrado es que no sólo se pueden extraer metales valiosos de los desechos electrónicos de manera más eficiente, sino que también se puede lograr utilizando desechos de otros procesos. Si el proceso descrito por los investigadores puede perfeccionarse aún más, es muy probable que conduzca a una nueva era de gestión de residuos electrónicos, allanando el camino hacia un futuro en el que los residuos electrónicos ya no se consideren un obstáculo, sino una fuente de crecimiento económico.
Además, la aplicación de técnicas de reciclaje tan innovadoras podría allanar el camino para nuevos marcos regulatorios e incentivos. Se podría inspirar a los gobiernos y las industrias a colaborar más estrechamente en soluciones de gestión de desechos electrónicos, integrando los principios de la economía circular en el núcleo del diseño y eliminación de los productos electrónicos.
Referencias
- Convertir residuos en oro | ETH Zúrich
- Recuperación de oro de desechos electrónicos mediante aerogeles de amiloide de desechos de alimentos - Materiales avanzados - Biblioteca en línea de Wiley