Elektroschrott „wird“ dank Käseproteinen zu Gold

Im mittleren Alter, Verwandeln Sie Materialien in Gold Es war einer der unmöglichen Träume der Alchemisten.

Dank der revolutionären Forschung von Professor Raffaele Mezzenga, vom Departement Gesundheitswissenschaften und -technologien der Polytechnischen Universität Zürich, scheint dieser Traum viel näher zu sein.

Offensichtlich haben die Forscher kein anderes chemisches Element in Gold umgewandelt, wie es die antiken Alchemisten vorhatten: Im Mittelpunkt der gerade in der internationalen Fachzeitschrift „Advanced Materials“ veröffentlichten Studie steht das Goldrückgewinnung aus Elektroschrottoder Elektroschrott.

ETH-Forschende haben eine extreme Methode entwickelt wirtschaftlich und nachhaltig um das Edelmetall aus alten Computer-Motherboards zu extrahieren, indem man daraus gewonnene Proteinfilamente verwendet Molke, ein Nebenprodukt der Caesaria-Industrie.

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Elektroschrott: ein nicht zu unterschätzender Schatz

Die Elektroschrott Sie sind der am schnellsten wachsende feste Abfall weltweit: Im Jahr 2023 produzierten wir nach UN-Schätzungen ca Jeweils 8 Kilo, also insgesamt über 60 Millionen Tonnen: Es wiegt mehr als die Chinesische Mauer.

Von diesem riesigen Berg Elektroschrott weniger als 20 Prozent ist fachgerecht gesammelt und recycelt.

Elektroschrott bleibt jedoch in ihnen sehr edle Metalle die von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung neuer Technologien in verschiedenen Anwendungsbereichen sind, von der Elektronik bis zur Luft- und Raumfahrt. Unter diesen Metallen sind dieGold Es ist zweifellos das wertvollste, und das nicht nur wegen seines kommerziellen Wertes.

Wie wir in der kürzlich veröffentlichten Studie lesen: „Fortgeschrittene Werkstoffe"Seit Jahrtausenden steht Gold im Mittelpunkt der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft: Es ist nicht nur ein träges Edelmetall, sondern ein Element, das „Es verfügt über hervorragende Leitfähigkeits-, Duktilitäts-, Reflexions-, Biokompatibilitäts- und Stabilitätseigenschaften“, was es zu einem macht grundlegender Bestandteil der technischen Entwicklung Strom.

Dies geschieht in der Elektronik, in der Katalyse, inLuft-und Raumfahrtindustrie und Nanotechnologie, in der Medizin und Biotechnologie.

Gold ist zunehmend gefragt für diese Anwendungen und, da es sich um eine handelt Nicht erneuerbare Ressource, Es ist notwendiger denn je, eine Strategie zu finden, die es uns ermöglicht, das Edelmetall zunächst aus Abfällen zurückzugewinnen Elektronikschrott und Industrieabwasser.

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Ein 22-Karat-Goldnugget aus alten Computern

Angesichts der wachsenden Nachfrage nach Gold für technologische Anwendungen wurden bereits Methoden entwickelt, die dies ermöglichen Extrahieren Sie es aus Elektroschrott, aber es handelt sich hierbei um ineffiziente Systeme, die enorme Ressourcen erfordern und oft den Einsatz von erfordern hochgiftige Chemikalien.

Die von Forschern am entwickelten Polytechnikum Zürich, unter der Leitung des Professors Raffaele Mezzenga, vom Department of Health Sciences and Technologies, ist eine völlig andere Methode, bei der ein Schwamm verwendet wird fadenförmige Proteinaggregate, die aus Molke gewonnen werden.

Ein doppelt nachhaltiges System, das Abfälle aufwertet und Nebenprodukte der Lebensmittelindustrie und ermöglicht es uns, ein sehr wertvolles und nicht erneuerbares Material auf viel wirtschaftlichere und sicherere Weise zurückzugewinnen.

Den Forschern gelang eine undenkbare Leistung: Ausgehen 20 alte Computer-Motherboards, sie erlangten ein 22-karätiges Goldnugget mit einem Gewicht von 450 Milligramm, indem sie a ausbeuteten Schwamm aus Proteinfibrillen wird aus Molke gewonnen (ein Nebenprodukt der Milchindustrie (das mit dem flüssigen Teil der Milch zusammenfällt, der sich bei der Käseherstellung vom Quark trennt).

Das Team des Professors, das zu den 0,1 Prozent der am häufigsten zitierten Wissenschaftler der Welt zählt („Clarivate 2023 Highly Cited Researchers“), entdeckte, dass die aus Molke gewonnenen filamentösen Proteinaggregate äußerst komplex sind wirksam bei der Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott.

Darüber hinaus ist diese neue Methode sehr nachhaltig und aus Sicht der Menschen auf jeden Fall vielversprechend wirtschaftlicher Sicht: Wie die Berechnungen des Zürcher Professors zeigen, kommen zu den Energiekosten des gesamten Prozesses noch die Kosten für die Bereitstellung der Ausgangsstoffe hinzu 50-mal weniger zum Wert des gewinnbaren Goldes.

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Vom Elektroschrott zum puren Gold: vielversprechende Zukunftsaussichten

Um den Fibrillenschwamm herzustellen, Mohammad Peydayesh und die anderen Wissenschaftler aus Raffaele Mezzengas Team denaturierten das Molkenprotein Dank einer säurebasierten Behandlung konnten sie zu Protein-Nanofibrillen in Gelform aggregieren. Anschließend trockneten sie das Gel und stellten so den Schwamm her, mit dem das Gold aus dem Elektroschrott extrahiert wurde.

Metalle aus 20 Motherboards geborgen alte Computer wurden in einem aufgelöst Säurebad, das die Metalle ionisiert.

Anschließend legten die Wissenschaftler den Proteinfaserschwamm in die Metallionenlösung und die Goldionen hafteten an den Proteinfilamenten.

Schließlich erhitzten sie den Schwamm, um die Goldionen zu Flocken zu reduzieren, sie zurückzugewinnen und zu einem Goldnugget zu schmelzen.

Das Endergebnis des Experiments ist ein Nugget mit einem Gewicht von etwa 450 Milligramm komponiert für die 91 Prozent aus Gold (Bei 22 Karat Gold liegen die Anteile bei 91,6 Prozent).

Nun wollen Wissenschaftler diese Technologie weiterentwickeln: Damit könnte das Edelmetall auch aus anderen Quellen, etwa aus Industrieabfällen, gewonnen werden Mikrochip-Produktion oder Vergoldungsverfahren.

Ein weiterer interessanter zu untersuchender Aspekt betrifft die Möglichkeit, daraus Proteinfibrillenschwämme herzustellen andere proteinreiche Nebenprodukte oder aus anderen Abfällen der Lebensmittelindustrie.

"Am besten gefällt mir, dass wir ein Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie verwenden, um aus Elektroschrott Gold herzustellen“, erklärte Raffaele Mezzenga.

Diese Methode, beobachtet der Professor, verwandelt zwei Abfallprodukte in Gold: „Nachhaltiger geht es nicht!".

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