Thuật giả kim thân thiện với môi trường: Biến chất thải thành bạc bằng dầu ăn hàng ngày
Bởi Đại học Helsinki Ngày 18 tháng 5 năm 2025
Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Anže Zupanc đã thử nghiệm dung môi hữu cơ. Tín dụng: Riitta-Leena Inki
Bạc đang trở nên khó khai thác hơn, nhưng các nhà nghiên cứu ở Phần Lan đã tìm ra một cách sáng tạo và thân thiện với môi trường để thu hồi bạc từ chất thải bằng cách sử dụng axit béo thông thường và hydro peroxide.
Những dung môi xanh nhẹ này không chỉ hòa tan bạc hiệu quả mà còn cho phép tái chế dễ dàng chính các axit.
Nhu cầu cấp thiết về tái chế bạc
Việc tái chế bạc từ chất thải điện tử và công nghiệp đang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Khi nhu cầu về kim loại quý này tăng lên và các nguồn tự nhiên trở nên khó khai thác hơn, các nhà khoa học đang chạy đua để phát triển các phương pháp sạch hơn, thông minh hơn để thu hồi bạc.
“Tái chế bạc từ vật liệu thải ngày càng trở nên quan trọng để đảm bảo nguồn cung cấp kim loại quý này. Việc thiết kế các chiến lược phân tách và tái chế bền vững mới để thay thế các quy trình hiện tại gây căng thẳng cho môi trường là điều vô cùng mong muốn”, Nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Anže Zupanc từ Đại học Helsinki và Đại học Birmingham cho biết.
Chất thải điện tử chứa kim loại quý, có thể hòa tan và tách an toàn bằng axit béo có thể tái chế, mà không cần sử dụng các chất ăn mòn. Nguồn: Riitta-Leena Inki
Hiện tại, chưa đến 20% bạc được sản xuất mỗi năm được tái chế, mặc dù nỗ lực toàn cầu hướng tới năng lượng tái tạo đang tạo ra nhiều chất thải chứa bạc hơn. Bạc đóng vai trò quan trọng trong các công nghệ như tấm pin mặt trời, nhưng quặng bạc đang trở nên khan hiếm hơn. Trong 25 năm qua, giá bạc đã tăng gấp sáu lần, khiến việc tái chế hiệu quả không chỉ cần thiết mà còn hấp dẫn về mặt kinh tế.
Hiện nay, các nhà nghiên cứu từ Đại học Helsinki và Đại học Jyväskylä đã giới thiệu một kỹ thuật tái chế đột phá, vừa được công bố trên Tạp chí Kỹ thuật Hóa học.
Tại sao kim loại hòa tan trong chất béo?
Để chiết xuất bạc một cách an toàn, nhóm nghiên cứu đã chuyển sang các axit béo thông thường, chẳng hạn như axit oleic, linoleic và linolenic. Khi kết hợp với dung dịch hydro peroxide 30%, một chất oxy hóa mạnh nhưng thân thiện với môi trường, các loại dầu tự nhiên này có thể hòa tan bạc trong điều kiện nhẹ. Trong hệ thống này, các axit béo không chỉ hoạt động như một môi trường lỏng mà còn giúp ổn định các ion bạc hòa tan.
Giáo sư Karoliina Honkala từ Đại học Jyväskylä cho biết: "Hóa học tính toán cho phép chúng tôi hiểu được độ hòa tan của kim loại bằng cách nghiên cứu tác động của dung môi lên nhiệt động lực học của quá trình hòa tan".
Thu hồi bạc nguyên chất từ dung dịch
Kết quả giúp giải thích được liệu độ không hòa tan của kim loại là do thụ động bề mặt hay do rào cản nhiệt động lực học. Thêm etyl axetat vào dung dịch bạc-axit béo giúp tách bạc dưới dạng bạc cacboxylat khỏi các axit béo chưa phản ứng, có thể tái chế. Các cacboxylat bạc lần lượt được khử thành bạc kim loại trong lò phản ứng khử hỗ trợ ánh sáng, một phương pháp hiệu quả và an toàn để tách bạc.
"Mục tiêu nghiên cứu của chúng tôi là phát triển các kỹ thuật tái chế kim loại từ các chất nền đa kim loại bằng các chiến lược không tốn kém, bền vững và có chọn lọc theo thiết kế", Giáo sư Timo Repo từ Đại học Helsinki cho biết.
Axit béo: Lợi thế xanh
Sử dụng axit béo làm dung môi có nhiều lợi ích hơn so với việc sử dụng axit khoáng truyền thống và dung dịch nước. Ngoài việc có nguồn gốc từ vật liệu thải, chúng còn tương thích sinh học, có thể phân hủy sinh học, hàm lượng axit thấp và không bay hơi. Điều này làm cho chúng an toàn và không ăn mòn so với các axit và dung môi hữu cơ khác, cho phép tái chế và tái sử dụng.
Vì axit béo không phải là gốc nước nên có thể tách các hợp chất kim loại khỏi hỗn hợp phản ứng chưa phản ứng bằng cách sử dụng etyl axetat và các chất chống dung môi khác. Điều này cho phép thu hồi kim loại trực tiếp và tái chế axit béo. Ngoài ra, khả năng sử dụng hydro peroxide 30% dạng nước làm chất oxy hóa xanh trong điều kiện nhẹ giúp khai thác khoáng sản đô thị, tức là tách bạc ra khỏi bàn phím bằng lớp mạ bạc thải.
Tài liệu tham khảo: “Khai thác bạc đô thị bền vững bằng axit béo” của Anže Zupanc, Joseph Install, Timo Weckman, Marko M. Melander, Marianna Kemell, Karoliina Honkala và Timo Repo, ngày 31 tháng 3 năm 2025, Tạp chí Kỹ thuật Hóa học.
DOI: 10.1016/j.cej.2025.162129
