Produk sampingan keju mengubah limbah elektronik menjadi emas.
Hal Penting yang Perlu Diketahui:
- Masalah limbah elektronik global semakin meningkat, dengan jutaan metrik ton dihasilkan setiap tahunnya, sehingga memerlukan solusi daur ulang yang inovatif.
- Para peneliti telah mengembangkan metode terobosan menggunakan protein whey produk sampingan keju untuk mengekstraksi emas dari limbah elektronik secara efisien.
- Teknik baru ini tidak hanya menjanjikan pengurangan dampak buruk terhadap lingkungan namun juga meningkatkan kelayakan ekonomi dari daur ulang limbah elektronik.
- Proses ini mewakili langkah signifikan menuju pengelolaan limbah elektronik berkelanjutan, yang berpotensi mengubah industri daur ulang.
Seiring dengan meningkatnya masalah limbah elektronik, meningkatnya harga mineral mentah, meningkatnya kelangkaan elemen-elemen penting, dan meningkatnya kerusakan yang dihadapi oleh lingkungan memberikan tekanan pada pemerintah, insinyur, dan masyarakat dunia. Menyadari tantangan yang dihadapi oleh limbah elektronik, para peneliti baru-baru ini menunjukkan potensi teknik baru yang menggunakan limbah keju lama untuk mengekstraksi emas dari barang elektronik dengan lebih efisien. Tantangan apa yang ditimbulkan oleh daur ulang limbah elektronik, apa yang ditunjukkan oleh para peneliti, dan dapatkah proses tersebut membantu mengatasi tantangan limbah elektronik untuk generasi berikutnya?
Tantangan apa saja yang ditimbulkan oleh daur ulang limbah elektronik?
Peran elektronik dalam kehidupan sehari-hari tidak dapat diremehkan; hal ini secara praktis mendasari segala hal yang kita lakukan, mulai dari membayar tagihan hingga mencari sumber hiburan. Meskipun elektronik terus memainkan peran yang semakin penting dalam peradaban, hal ini menimbulkan berbagai tantangan yang perlu diatasi.
Salah satu tantangan tersebut adalah laju perubahan ekstrem yang terjadi di industri elektronik, yang dapat dengan cepat meninggalkan banyak orang. Mereka yang mampu mengikuti tren teknologi terkini dapat memanfaatkan sepenuhnya penawaran perangkat keras dan perangkat lunak baru, sementara mereka yang tidak mampu melakukannya sering kali tertinggal.
Tantangan lainnya adalah banyaknya masalah keamanan dan privasi yang dihadapi saat menambahkan perangkat elektronik ke perangkat sehari-hari. Dimasukkannya mikrofon, kamera, dan rangkaian sensor ke dalam produk, serta konektivitas internet, menjadikan semuanya sebagai perangkat mata-mata yang potensial serta platform untuk melancarkan serangan.
Dampak lingkungan dari limbah elektronik sangat besar, dengan kurang dari 20% limbah elektronik yang didaur ulang dengan benar. Hal ini tidak hanya menyebabkan hilangnya logam mulia dan sumber daya lainnya dalam jumlah besar, namun juga berkontribusi terhadap degradasi lingkungan yang parah dan risiko kesehatan akibat pelepasan zat beracun ke dalam ekosistem.
Meningkatnya Krisis Akumulasi Limbah Elektronik
Namun, ada satu masalah universal yang terus memburuk dari tahun ke tahun, yaitu limbah elektronik. Sederhananya, semuanya perangkat elektronik pada akhirnya rusak, menjadi usang, atau tidak diinginkan, dan harus dibuang. Mengingat sebagian besar pengguna perangkat elektronik adalah konsumen, sebagian besar limbah elektronik ini berakhir di tempat sampah dan jarang didaur ulang.
“Tidak ada yang lebih berkelanjutan dari itu!” - Profesor Raffaele Mezzenga, mengenai penggunaan produk sampingan keju untuk memperoleh emas dari limbah elektronik.
Memahami besarnya masalah limbah elektronik sangatlah penting. Menurut Global E-waste Monitor, dunia menghasilkan 53.6 juta metrik ton limbah elektronik pada tahun 2019 saja, angka yang diperkirakan akan tumbuh secara eksponensial. Hal ini menyoroti kebutuhan mendesak akan metode daur ulang inovatif yang tidak hanya mengurangi kerusakan lingkungan namun juga memulihkan sumber daya berharga secara efisien.
Karena tingginya jumlah limbah elektronik yang tidak didaur ulang, ldan isi dapat dengan cepat menjadi terkontaminasi dengan berbagai bahan kimia dan senyawa termasuk timbal, merkuri, dan arsenik, yang semuanya dapat mencemari lingkungan setempat. Selain itu, jika limbah ini masuk ke dalam insinerator, maka senyawa yang dihasilkan akan terlontar ke udara, sehingga semakin mencemari atmosfer.
Lapisan Perak: Logam Berharga dalam Limbah Elektronik
Salah satu anugerah dari elektronik modern adalah mengandung banyak logam mulia, termasuk emas, perak, dan tembaga. Mengingat unsur-unsur ini semakin mahal setiap tahunnya, keuntungan ekonomi dari daur ulang limbah elektronik juga meningkat.
Namun, mengekstraksi mineral berharga ini dari limbah elektronik lebih mudah diucapkan daripada dilakukan, dan penggunaan bahan kimia yang sangat bersifat kaustik (termasuk asam nitrat, asam sulfat, dan asam klorida) membuat proses daur ulang menjadi sangat berbahaya. Yang lebih buruk lagi, energi yang dibutuhkan untuk melebur dan mengekstraksi logam mulia juga menimbulkan tantangan terkait emisi CO2.
Pendekatan inovatif yang dilakukan para peneliti ETH Zürich, dengan memanfaatkan protein whey dari produk sampingan keju, mewakili lompatan signifikan menuju daur ulang limbah elektronik yang berkelanjutan. Metode ini tidak hanya mengurangi ketergantungan pada bahan kimia berbahaya tetapi juga menunjukkan potensi praktik ekonomi sirkular dengan memanfaatkan kembali limbah industri makanan untuk manfaat lingkungan.
Gambar 1 menyelami inti dari mengubah sampah menjadi emas, secara harfiah. Di sini, kita melihat bagaimana para peneliti dengan cerdik menggunakan whey, produk sampingan keju, bersama dengan limbah elektronik untuk mengekstraksi emas murni. Ini adalah sebuah pertunjukan brilian mengenai ekonomi sirkular yang sedang berjalan, mengubah apa yang biasanya kita buang menjadi sumber daya yang berharga. Skema ini memberi kita gambaran masa depan daur ulang, di mana setiap sampah akan menemukan kehidupan kedua.
Mendaur ulang limbah elektronik juga membutuhkan banyak tenaga kerja manual, karena perangkat harus diatur dan dipreteli dengan benar. Misalnya, produk elektronik harus dilepas casing, kabel, dan baterainya sebelum telanjang PCB dapat dibuang ke tong kimia besar.
Penggunaan tenaga kerja manual ini meningkatkan biaya daur ulang sekaligus memaparkan pekerja pada tingkat senyawa beracun yang berpotensi membahayakan. Selain itu, seiring dengan banyaknya limbah elektronik yang masuk ke negara-negara berkembang, tindakan pencegahan keselamatan jarang diikuti, sehingga mengakibatkan kerugian dalam skala besar.
Peneliti menggunakan limbah keju tua untuk mengekstraksi emas
Jelas bahwa proses daur ulang limbah elektronik rumit dan mahal, namun mengingat manfaatnya berupa emas, perak, dan tembaga dalam jumlah besar, usaha semacam itu bisa menguntungkan. Jika proses ini dapat dibuat lebih ramah lingkungan, maka daur ulang limbah elektronik akan menjadi hal yang mudah. Menyadari manfaat daur ulang limbah elektronik, para peneliti dari EHT Zurich memilikinya menerbitkan temuan mereka pada metode baru yang dikembangkan untuk mengekstraksi emas dari limbah elektronik, yang diklaim dapat mengurangi konsumsi energi secara signifikan sekaligus meningkatkan margin keuntungan akhir secara signifikan.
Menyoroti pentingnya penelitian ini, kemampuan metode ini untuk secara selektif menyerap emas dari limbah elektronik tanpa memerlukan proses kimia tambahan merupakan terobosan baru. Hal ini memberikan contoh bagaimana penelitian interdisipliner dapat menghasilkan terobosan yang menangani kelestarian lingkungan dan pemulihan sumber daya.
Pendekatan Inovatif untuk Pemulihan Emas dari Limbah Elektronik
Untuk mencapai ekstraksi emas yang efisien, para peneliti beralih ke limbah keju yang mengandung protein whey. Dengan menggunakan formasi Amiloid, para peneliti mengubah protein whey menjadi struktur aerogel yang terdiri dari struktur protein whey halus dengan rongga besar. Jika pembentukan aerogel dikontrol dengan cermat, struktur meta dengan sifat serapan selektif dapat dibuat, yang berarti bahwa strukturnya menentukan elemen mana yang dapat berikatan dengan baik.
Sampah elektronik bekas kemudian dipilah ke dalam papan sirkuitnya dan direndam dalam larutan Aqua regia, yang melarutkan sebagian besar logam, termasuk emas. Pada titik ini, diperlukan banyak siklus filtrasi untuk memisahkan emas dari larutannya, yang mana hal ini sulit dilakukan dan membutuhkan banyak energi (dan juga membutuhkan zat pereduksi).
Namun, jika struktur aerogel protein whey ditempatkan ke dalam larutan, partikel emas akan membentuk serpihan pada struktur tersebut. Penggunaan struktur meta ini memungkinkan ekstraksi emas tanpa perlu menggunakan proses kimia lebih lanjut, dan setelah struktur aerogel telah sepenuhnya menyerap partikel emas, maka dapat dicairkan untuk membentuk bongkahan emas mentah.
Nugget yang dihasilkan mampu memiliki kemurnian sekitar 90 – 91%, yang merupakan angka yang sangat tinggi mengingat prosesnya masih dalam tahap awal dan memiliki banyak ruang untuk pengembangan dan penyempurnaan.
Gambar 3 mengungkap keajaiban mikroskopis perolehan emas melalui kacamata ilmu material tingkat lanjut. Di sini, kami mengeksplorasi perjalanan transformatif ion emas, saat mereka menyatu menjadi nanopartikel dan formasi kristal, semuanya difasilitasi oleh perintis penggunaan aerogel AF. Narasi visual ini tidak hanya menangkap esensi penelitian mutakhir namun juga melambangkan lompatan menuju praktik daur ulang limbah elektronik yang berkelanjutan, yang menggabungkan dunia teknologi dan kepengurusan lingkungan.
Nanopartikel emas dan pembentukan kristal melalui aerogel AF. a) Munculnya nanopartikel emas pada permukaan aerogel AF menyusul penyerapan campuran logam emas 10 ppm. b) Pembentukan kristal emas pada aerogel AF dalam botol kaca 4 mL yang diisi dengan campuran logam 1000 ppm. c) Cuplikan mikroskop optik dari spesimen aerogel AF digambarkan pada (b). d) Citra SEM menampilkan aerogel AF yang dihiasi kristal emas yang baru terbentuk. e) Analisis XRD mengungkap struktur pelat nano emas yang disintesis melalui adsorpsi dan reduksi Au3+ selanjutnya pada aerogel AF. f) Citra AFM dari lempeng mikro heksagonal emas yang dibuat oleh AF (dengan sisipan yang merinci profil ketinggian di seluruh lempeng mikro). g) Visualisasi HAADF – STEM. h) Gambar spektrum EDS berkode warna dari partikel yang ditunjukkan pada (g), mengilustrasikan hamparan sinyal Au-Lα dan C-Kα. i) Mikrograf BF STEM dari Au-platelet bersama dengan pola SAD-nya yang diperoleh dalam mode difraksi elektron, menunjukkan orientasi bidang [111] dari trombosit.
Terobosan ini berpotensi mentransformasi industri daur ulang limbah elektronik dengan membuat ekstraksi logam mulia tidak hanya lebih ramah lingkungan namun juga lebih hemat biaya. Seiring dengan semakin matang dan berkembangnya teknologi, hal ini dapat secara signifikan menurunkan hambatan dalam mendaur ulang limbah elektronik, sehingga mendorong penerapan praktik daur ulang secara lebih luas secara global.
Bisakah proses seperti itu membantu mengatasi limbah elektronik?
Terlepas dari kesulitan yang dihadapi dalam mendaur ulang limbah elektronik, itu harus dilakukan hanya karena membiarkan limbah elektronik menumpuk di tempat pembuangan sampah tidak dapat diterima. Mencoba menggunakan kembali perangkat keras lama tidak selalu merupakan solusi, artinya, pada titik tertentu, sirkuit perlu dipecah menjadi bahan mentahnya dan diberi masa pakai yang baru.
Namun jika proses ini dapat dibuat ekonomis, hal ini tidak hanya akan membantu mendanai penelitian untuk menemukan cara baru untuk menggunakan kembali barang elektronik lama, namun juga akan mendorong pengguna untuk mendaur ulang barang elektronik lama mereka. Faktanya, jika daur ulang limbah elektronik dapat menghasilkan keuntungan yang besar, pengguna dapat menukar limbah elektronik dengan uang tunai dalam skema pembelian kembali.
Apa yang telah ditunjukkan oleh para peneliti adalah bahwa logam berharga tidak hanya dapat diekstraksi dari limbah elektronik dengan lebih efisien, namun juga dapat dilakukan dengan menggunakan limbah dari proses lain. Jika proses yang dijelaskan oleh para peneliti dapat disempurnakan lebih lanjut, kemungkinan besar hal tersebut akan mengarah pada a era baru pengelolaan limbah elektronik, membuka jalan menuju masa depan di mana limbah elektronik tidak lagi dipandang sebagai hambatan, namun sebagai sumber pertumbuhan ekonomi.
Selain itu, penerapan teknik daur ulang yang inovatif dapat membuka jalan bagi kerangka peraturan dan insentif baru. Pemerintah dan industri dapat terinspirasi untuk berkolaborasi lebih erat dalam solusi pengelolaan limbah elektronik, dengan mengintegrasikan prinsip-prinsip ekonomi sirkular ke dalam inti desain dan pembuangan elektronik.
Referensi
- Mengubah sampah menjadi emas | ETH Zurich
- Pemulihan Emas dari Limbah Elektronik oleh Aerogel Amiloid Limbah Makanan – Bahan Tingkat Lanjut – Perpustakaan Online Wiley