Индий — редкий металл, который используют для изготовления компьютерных мониторов и сенсорных экранов. В сплаве с серебром или самостоятельно оксид индия применяют для производства астрономических зеркал и зеркал автомобильных фар. На основе оксида индия, легированного оловом, изготавливают прозрачные электроды на жидкокристаллических экранах, которые характеризуются высокой электропроводностью. Индий не имеет собственных месторождений и является побочным продуктом при добыче других металлов, а его запасы, по оценкам экспертов, могут быть исчерпаны в ближайшие десятилетия. Учитывая этот факт, в различных лабораториях мира проводят исследования по замене дефицитного элемента на другие материалы, обладающих аналогичными свойствами. Ученые Пермского Политеха разработали альтернативный, простой и экономичный способ извлечения индия из отходов электронной промышленности. Его внедрение поможет снизить негативную нагрузку на окружающую среду и даст возможность вернуть в производственный цикл редкий металл.
Ученые зарегистрировали патент на разработку.
Содержание индия в мониторах компьютеров составляет 0,077%, в экранах смартфонов — 0,0715%, в экранах мобильных телефонов — 0,06%. Чтобы извлечь металл ученые Пермского Политеха измельчили экраны мобильных телефонов, смартфонов и мониторы в шаровой мельнице и подвергли полученный порошок выщелачиванию при помощи серной кислоты. Из полученного раствора при соблюдении определенных параметров процесса политехники извлекли ионы индия с помощью высушенной биомассы микроскопических водорослей рода Chlorella. Обезвоженные клетки водорослей за счет сохранившейся пористой структуры клеточной оболочки способны пассивно поглощать элементы. Этот процесс называется биосорбция, а биомасса — биосорбентом. Процесс биосорбции не влияет на свойства извлекаемого индия, что дает возможность его вторичного использования.
— Для получения достоверных данных мы провели полный факторный эксперимент, в котором исследовали влияние различных параметров — концентрации ионов индия в исходном растворе, pH, дозы сорбента, вида водорослей, времени контакта водорослей и раствора, температуры — на эффективность извлечения ионов индия. Значение pH среды варьировалось в диапазоне от 2,5 до 3,5. При более высоком показателе индий выпадает в осадок, а при значениях pH среды ниже 2,5 биосорбция микроскопическими водорослями становится невозможной из-за разрушения их клеточной структуры. В результате экспериментов удалось установить, что для наиболее эффективного извлечения индия значение рН среды должно быть равно 3,0. При соблюдении установленных параметров процесса биосорбент способен к максимальному извлечению ионов индия — до 70 % от исходной концентрации, — рассказала доктор технических наук, заведующая кафедрой охраны окружающей среды, научный сотрудник лаборатории рационального природопользования и природоподобных технологий ПНИПУ Лариса Рудакова.
Такой способ извлечения индия из отходов электронной промышленности — мониторов и экранов мобильных телефонов – является экологически безопасным, так как в качестве биосорбента используются микроводоросли. Они являются природными сорбентами металлов, быстро наращивают биомассу в лабораторных условиях, сжигание которой для извлечения металлов не приводит к образованию токсичных загрязняющих веществ. Тем самым метод, предложенный учеными Пермского Политеха, позволяет существенно упростить и удешевить технологический процесс извлечения индия из отходов электронного сырья.