Вчера, 15 апреля, во многих странах мира отмечался День экологических знаний. К 2020 году во всем мире накоплено 53,6 млн тонн электронных отходов, в том числе неработающие электрические устройства и смартфоны. Молодая исследовательница из Пермского Политеха разработала способ извлечения редких и дорогостоящих металлов из мониторов и экранов, у которого нет аналогов в мире.
Первые результаты исследования группа ученых представила в журнале E3S Web of Conferences.
По словам биотехнологов, к 2020 году во всем мире образовалось около 53,6 млн тонн электронных отходов. Их количество ежегодно растет, и через 10 лет эта цифра может достигнуть 74,7 млн. Например, в России каждый год появляется 1,6 млн тонн электронных отходов.
— Сегодня средний срок службы мобильных телефонов и компьютеров сокращается и составляет около 2 и 6 лет. Затем устройства становятся отходами, которые не перерабатывают. В результате они загрязняют окружающую среду. Поэтому мы предложили способ, который позволит вернуть в производственный цикл редкие и дорогостоящие металлы, —рассказывает аспирант кафедры «Охрана окружающей среды» факультета химических технологий, промышленной экологии и биотехнологий Пермского Политеха Анастасия Чугайнова.
В состав электронных отходов входит множество редких и дорогостоящих металлов — например, индий, золото, церий и эрбий. Кроме того, они содержат другие полезные элементы: алюминий, мышьяк, бор, барий, кальций, хром, медь, железо, калий, магний, молибден, натрий, никель, свинец, олово, сурьму, стронций и цинк. В частности, экраны покрывают индием и оловом для получения тач-скрина. Большинство смартфонов оборудовано дисплеем из смеси оксида алюминия и двуокиси кремния. Дополнительно его закаляют ионами калия, чтобы увеличить прочность. Более редкие элементы используют для того, чтобы дисплей стал цветным и мог противостоять УФ-излучению, рассказывают исследователи.
Редкие металлы сейчас добывают из природных источников, но этих запасов хватит на 20 лет. Их содержание в источнике составляет 0,001 % до 0,1 %. При добыче образуются более 90 % дополнительных примесей. Перерабатывая электронику, можно получить больше полезного материала и снизить класс опасности отхода. Выделение конкретного металла из всего потока позволит вернуть его в производственный цикл, а не захоронять на полигонах ТКО, как происходит сейчас. Поиск ответов для экологических вызовов - одно из приоритетных направлений для Пермского НОЦ «Рациональное недропользование».
— Мы выщелачиваем металлы в раствор, который нужно довести до необходимого уровня pH. Микроскопические водоросли Chlorella Vulgaris, Chlorella Sorokiniana,
Chlorella Spirulina и Scenedesmus sp. поглощают их из экранов и мониторов. Затем мы сжигаем водоросли, а металлы остаются в зольном остатке. Сейчас мы «обучаем» водоросли «избирательно» извлекать редкие металлы. Наша группа уже определила необходимые условия обработки экранов и извлечения металлов, — поясняет биотехнолог.
По мнению биотехнологов, разработка может быть интересна потребителям редких металлов — производителям электронной техники и предприятиям машиностроительной и металлургической отраслей. Кроме того, технологию можно применять на заводах по добыче и производству редких металлов и на полигонах твердых коммунальных отходов.
Для справки
Проект молодой исследовательницы поддержал Фонд содействия инновациям по программе «УМНИК» (2019 – 2021 гг.). Кроме того, она прошла годовую стажировку по этой теме в Техническом университете Гамбурга (Германия) при поддержке стипендии Президента РФ (2018 – 2019).
