Các nhà khoa học biến rác thải điện tử thành vàng nguyên chất bằng cách sử dụng chất tẩy rửa hồ bơi và ánh sáng mặt trời
Bởi Đại học Flinders
Một phương pháp chiết xuất vàng mới biến các thiết bị điện tử cũ thành báu vật bằng cách sử dụng chất khử trùng hồ bơi và ánh sáng mặt trời — không cần chất độc. Tín dụng: Shutterstock
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Flinders đã công bố một phương pháp đột phá để chiết xuất vàng từ rác thải điện tử và quặng bằng cách sử dụng hỗn hợp nước muối, tia UV và polyme tái chế.
Loại bỏ các hóa chất độc hại như xyanua và thủy ngân, kỹ thuật xanh này biến rác thải thành báu vật đồng thời bảo vệ môi trường. Với các ứng dụng tiềm năng từ khai thác đến tái chế rác thải điện tử quy mô nhỏ, sáng kiến này có thể cách mạng hóa cách chúng ta thu hồi kim loại quý, giúp vàng sạch hơn, an toàn hơn và bền vững hơn một cách đáng ngạc nhiên.
Đột phá trong khai thác vàng xanh hơn
Một nhóm các nhà khoa học từ Đại học Flinders ở Úc đã phát hiện ra một cách sạch hơn, an toàn hơn để chiết xuất vàng từ quặng và rác thải điện tử. Bằng cách kết hợp chuyên môn về hóa học xanh, kỹ thuật và vật lý, họ đã phát triển một phương pháp có thể giúp giảm tác động độc hại của hoạt động khai thác vàng truyền thống.
Được công bố trên tạp chí Nature Sustainability, bước đột phá của họ cho thấy vàng có độ tinh khiết cao không chỉ có thể được thu hồi từ các vật liệu khai thác mà còn từ các bộ phận máy tính cũ như bảng mạch. Kỹ thuật này thậm chí còn có tác dụng với những dấu vết vàng nhỏ được tìm thấy trong chất thải khoa học.
Dẫn đầu bởi Giáo sư Justin Chalker, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thành công phương pháp của họ trên chất thải điện tử, phế liệu kim loại hỗn hợp và quặng cô đặc, chứng minh một giải pháp thay thế mạnh mẽ và bền vững hơn cho các phương pháp khai thác hiện tại.
Vàng thu hồi được từ chất thải điện tử trong nghiên cứu của Đại học Flinders.
Tín dụng: Đại học Flinders
Sự thật nhanh:
Chất thải điện tử (e-waste) là một trong những luồng chất thải rắn phát triển nhanh nhất trên thế giới. Vào năm 2022, ước tính có 62 triệu tấn chất thải điện tử được sản xuất trên toàn cầu. Chỉ có 22,3% được ghi nhận là được thu gom và tái chế chính thức.
Chất thải điện tử được coi là chất thải nguy hại vì nó chứa các vật liệu độc hại và có thể tạo ra các hóa chất độc hại khi tái chế không đúng cách. Nhiều loại vật liệu độc hại này được biết đến hoặc nghi ngờ là gây hại cho sức khỏe con người, và một số loại được đưa vào 10 loại hóa chất gây lo ngại cho sức khỏe cộng đồng, bao gồm dioxin, chì và thủy ngân. Việc tái chế rác thải điện tử kém chất lượng là mối đe dọa đối với sức khỏe và sự an toàn của cộng đồng.
Những người khai thác sử dụng thủy ngân, chất liên kết với các hạt vàng trong quặng, để tạo ra thứ được gọi là amalgam. Sau đó, chúng được nung nóng để làm bay hơi thủy ngân, để lại vàng nhưng giải phóng hơi độc. Các nghiên cứu chỉ ra rằng có tới 33% thợ mỏ thủ công bị ngộ độc hơi thủy ngân kim loại ở mức độ vừa phải.
Khoảng 10 đến 20 triệu thợ mỏ ở hơn 70 quốc gia làm việc trong ngành khai thác vàng thủ công và quy mô nhỏ, trong đó có tới 5 triệu phụ nữ và trẻ em. Những hoạt động này, thường không được quản lý và không an toàn, tạo ra 37% ô nhiễm thủy ngân toàn cầu (838 tấn mỗi năm) - nhiều hơn bất kỳ lĩnh vực nào khác.
Hầu hết các địa điểm khai thác không chính thức đều thiếu kinh phí và đào tạo cần thiết để chuyển sang khai thác không sử dụng thủy ngân. Mặc dù chiếm 20% nguồn cung vàng toàn cầu và tạo ra khoảng 30 tỷ đô la Mỹ hàng năm, nhưng các công ty khai thác thủ công thường bán vàng với giá khoảng 70% giá trị thị trường toàn cầu. Ngoài ra, với nhiều mỏ vàng nằm ở vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa, các công ty khai thác tìm kiếm khoản vay thường bị hạn chế bởi lãi suất cắt cổ từ các nguồn bất hợp pháp, thúc đẩy nhu cầu về thủy ngân.
Thuốc thử khử trùng nước & Polymer tạo ra bằng ánh sáng
Một trong những cải tiến chính là dung dịch chiết xuất vàng có thể tái chế được làm từ một loại hóa chất thường được sử dụng để khử trùng nước.
Giáo sư Hóa học Justin Chalker, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Chalker tại Khoa Khoa học và Kỹ thuật của Đại học Flinders cho biết: "Nghiên cứu này có nhiều cải tiến bao gồm thuốc thử chiết xuất mới và có thể tái chế được lấy từ hợp chất được sử dụng để khử trùng nước".
"Nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển một cách hoàn toàn mới để tạo ra chất hấp thụ polyme hoặc vật liệu liên kết vàng sau khi chiết xuất vào nước, bằng cách sử dụng ánh sáng để bắt đầu phản ứng chính".
Nghiên cứu mới đã báo cáo về cuộc điều tra sâu rộng về các cơ chế, phạm vi và hạn chế của các phương pháp này và nhóm nghiên cứu hiện đang có kế hoạch hợp tác với các hoạt động khai thác và tái chế rác thải điện tử để thử nghiệm phương pháp này trên quy mô lớn hơn.
"Mục đích là cung cấp các phương pháp thu hồi vàng hiệu quả hỗ trợ nhiều mục đích sử dụng vàng, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường và sức khỏe con người", Giáo sư Chalker cho biết.
Nhiều thành phần của rác thải điện tử, chẳng hạn như bộ xử lý máy tính và thẻ RAM, chứa các kim loại có giá trị như vàng và đồng. Nguồn: Đại học Flinders
Dung dịch muối giá rẻ hòa tan vàng
Quy trình mới sử dụng một hợp chất giá rẻ và lành tính để chiết xuất vàng. Thuốc thử này (axit trichloroisocyanuric) được sử dụng rộng rãi trong vệ sinh và khử trùng nước. Khi được nước muối hoạt hóa, thuốc thử có thể hòa tan vàng.
Tiếp theo, vàng có thể được liên kết chọn lọc với một loại polyme giàu lưu huỳnh mới do nhóm nghiên cứu Flinders phát triển. Các
Tính năng của polyme cho phép thu hồi vàng ngay cả trong hỗn hợp cực kỳ phức tạp.
Sau đó, vàng có thể được thu hồi bằng cách kích hoạt polyme để "tự hủy" và chuyển đổi trở lại thành monome. Điều này cho phép thu hồi vàng và polyme được tái chế và tái sử dụng.
Giải quyết các thách thức để khai thác vàng an toàn hơn và bền vững hơn. A: Khai thác vàng phụ thuộc vào việc sử dụng các chất độc hại như xyanua trong khai thác chính thức và thủy ngân trong khai thác vàng thủ công và quy mô nhỏ. Tái chế vàng từ rác thải điện tử ('khai thác đô thị') trở nên phức tạp do thành phần phức tạp của bảng mạch in và các thành phần khác của các thiết bị điện tử lỗi thời. Nguồn: a. (bên trái), Tổng lãnh sự quán Hoa Kỳ b, Một phương pháp tiếp cận tích hợp để thu hồi vàng không chứa thủy ngân và xyanua từ cả nguồn vàng chính và vàng phụ được báo cáo trong nghiên cứu này. Nguồn: Đại học Flinders
Đánh bại xyanua: Nhu cầu vàng toàn cầu an toàn hơn
Nhu cầu vàng toàn cầu được thúc đẩy bởi giá trị kinh tế và tiền tệ cao của vàng nhưng cũng là một yếu tố quan trọng trong điện tử, y học, công nghệ hàng không vũ trụ và các sản phẩm và ngành công nghiệp khác. Tuy nhiên, khai thác kim loại trước đó có thể liên quan đến việc sử dụng các chất cực độc như xyanua và thủy ngân để chiết xuất vàng - và các tác động tiêu cực khác đến môi trường đối với nước, không khí và đất bao gồm khí thải CO2 và nạn phá rừng.
Mục tiêu của dự án do Flinders đứng đầu là cung cấp các phương pháp thay thế an toàn hơn thủy ngân hoặc xyanua trong việc chiết xuất và thu hồi vàng.
Nhóm nghiên cứu cũng đã hợp tác với các chuyên gia tại Hoa Kỳ và Peru để xác nhận phương pháp này trên quặng, trong nỗ lực hỗ trợ các mỏ quy mô nhỏ vốn phụ thuộc vào thủy ngân độc hại để kết hợp vàng.
Khai thác vàng thường sử dụng xyanua cực độc để chiết xuất vàng từ quặng, gây rủi ro cho động vật hoang dã và môi trường nói chung nếu không được chứa đúng cách. Các mỏ vàng thủ công và quy mô nhỏ vẫn sử dụng thủy ngân để kết hợp vàng. Thật không may, việc sử dụng thủy ngân trong khai thác vàng là một trong những nguồn gây ô nhiễm thủy ngân lớn nhất trên Trái đất.
Khai thác vàng phụ thuộc vào việc sử dụng các chất độc hại như xyanua trong khai thác chính thức và thủy ngân trong khai thác vàng thủ công và quy mô nhỏ. Nguồn: Đại học Flinders
Từ quan hệ đối tác trong phòng thí nghiệm đến quan hệ đối tác trong ngành
Giáo sư Chalker cho biết sự hợp tác nghiên cứu liên ngành với các nhóm trong ngành và môi trường sẽ giúp giải quyết các vấn đề cực kỳ phức tạp hỗ trợ nền kinh tế và môi trường.
“Chúng tôi đặc biệt biết ơn các đối tác kỹ thuật, khai thác và từ thiện đã hỗ trợ chuyển đổi các khám phá trong phòng thí nghiệm thành các cuộc trình diễn quy mô lớn hơn về các kỹ thuật thu hồi vàng.”
Giáo sư Hóa học Matthew Flinders Justin Chalker. Nguồn: Đại học Flinders
Biến rác thải điện tử thành kho báu
Các tác giả chính của nghiên cứu mới quan trọng – các cộng sự nghiên cứu sau tiến sĩ của Đại học Flinders là Tiến sĩ Max Mann, Tiến sĩ Thomas Nicholls, Tiến sĩ Harshal Patel và Tiến sĩ Lynn Lisboa – đã thử nghiệm rộng rãi kỹ thuật mới này trên các đống rác thải điện tử, với mục đích tìm ra các giải pháp kinh tế tuần hoàn bền vững hơn để sử dụng tốt hơn các nguồn tài nguyên ngày càng khan hiếm trên thế giới. Nhiều thành phần của rác thải điện tử, chẳng hạn như bộ phận CPU và thẻ RAM, chứa các kim loại có giá trị như vàng và đồng.
Tiến sĩ Mann cho biết, “Bài báo này cho thấy cần có sự hợp tác liên ngành để giải quyết các vấn đề lớn của thế giới trong việc quản lý lượng rác thải điện tử ngày càng tăng”.
Tiến sĩ Nicholls, thành viên của ARC DECRA, cho biết thêm: “Chất hấp thụ vàng mới được phát triển này được tạo ra bằng cách sử dụng phương pháp bền vững, trong đó sử dụng tia UV để tạo ra polyme giàu lưu huỳnh. Sau đó, việc tái chế polyme sau khi thu hồi vàng sẽ làm tăng thêm tính xanh của phương pháp này”.
Tiến sĩ Patel cho biết: “Chúng tôi đã lặn xuống một đống rác thải điện tử và trèo ra với một khối vàng! Tôi hy vọng nghiên cứu này sẽ truyền cảm hứng cho các giải pháp có tác động đến những thách thức cấp bách trên toàn cầu”.
Tiến sĩ Lisboa kết luận rằng “Với nhu cầu ngày càng tăng về vàng của xã hội và công nghệ, việc phát triển các phương pháp an toàn và linh hoạt để tinh chế vàng từ nhiều nguồn khác nhau ngày càng trở nên quan trọng”.
Sự thật nhanh:
Rác thải điện tử (rác thải điện tử) là một trong những luồng rác thải rắn phát triển nhanh nhất trên thế giới. Vào năm 2022, ước tính có 62 triệu tấn rác thải điện tử được tạo ra trên toàn cầu. Chỉ có 22,3% được ghi nhận là được thu gom và tái chế chính thức.
Rác thải điện tử được coi là rác thải nguy hại vì chứa các vật liệu độc hại và có thể tạo ra các hóa chất độc hại khi tái chế không đúng cách. Nhiều vật liệu độc hại này được biết đến hoặc nghi ngờ là gây hại cho sức khỏe con người và một số được đưa vào 10 hóa chất gây lo ngại cho sức khỏe cộng đồng, bao gồm dioxin, chì và thủy ngân. Tái chế rác thải điện tử kém chất lượng là mối đe dọa đối với sức khỏe và sự an toàn của cộng đồng.
Thợ mỏ sử dụng thủy ngân, chất liên kết với các hạt vàng trong quặng, để tạo ra thứ được gọi là amalgam. Sau đó, chúng được đun nóng để làm bay hơi thủy ngân, để lại vàng nhưng giải phóng hơi độc. Các nghiên cứu chỉ ra rằng có tới 33% thợ mỏ thủ công bị ngộ độc hơi thủy ngân kim loại ở mức độ vừa phải.
Từ 10 đến 20 triệu thợ mỏ ở hơn 70 quốc gia làm việc trong lĩnh vực khai thác vàng thủ công và quy mô nhỏ, bao gồm tới 5 triệu phụ nữ và trẻ em. Những hoạt động này, thường không được quản lý và không an toàn, tạo ra 37% ô nhiễm thủy ngân toàn cầu (838 tấn một năm) - nhiều hơn bất kỳ lĩnh vực nào khác.
Hầu hết các địa điểm không chính thức đều thiếu kinh phí và đào tạo cần thiết để chuyển sang khai thác không thủy ngân. Mặc dù chiếm 20% nguồn cung vàng toàn cầu và tạo ra khoảng 30 tỷ đô la Mỹ hàng năm, những người khai thác thủ công thường bán vàng với giá khoảng 70% giá trị thị trường toàn cầu. Ngoài ra, với nhiều mỏ vàng nằm ở vùng nông thôn và vùng sâu vùng xa, những người khai thác tìm kiếm khoản vay thường bị hạn chế ở mức lãi suất cắt cổ từ các nguồn bất hợp pháp, đẩy mạnh nhu cầu về thủy ngân.
Tài liệu tham khảo: “Sustainable gold extraction from ore and electronic waste” của Maximilian Mann, Thomas P. Nicholls, Harshal D. Patel, Lynn S. Lisboa, Jasmine M. M. Pople, Le Nhan Pham, Max J. H. Worthington, Matthew R. Smith, Yanting Yin, Gunther G. Andersson, Christopher T. Gibson, Louisa J. Esdaile, Claire E. Lenehan, Michelle L. Coote, Zhongfan Jia và Justin M. Chalker, ngày 26 tháng 6 năm 2025, Nature Sustainability.
DOI: 10.1038/s41893-025-01586-w
