Lupaava uusi menetelmä hopean irrottamiseen elektroniikkajätteistä – munkkirasva liuottaa ja erottelee hopean romusta

– Hopean kierrätys jäteaineista on yhä tärkeämpää tämän arvometallin saatavuuden turvaamiseksi. Uusien kestävien erottelu- ja kierrätysstrategioiden suunnittelu on erittäin toivottavaa korvaamaan nykyiset, ympäristöä rasittavat prosessit, sanoo postdoctutkijana Helsingin yliopistossa ja Birminghamin yliopistossa työskentelevä Anže Zupanc.

Kierrätetyn hopean määrä on vajaa 20 prosenttia vuosittaisesta hopeantuotannosta, vaikka hopeaa sisältävän jätteen määrä on vihreän siirtymän myötä kasvussa. Hopeaa käytetään esimerkiksi aurinkopaneeleissa. Toisaalta louhittavat mineraalivarat ovat ehtymässä. Hopean hinta on noussut viimeisen 25 vuoden aikana kuusinkertaiseksi mikä tekee myös kierrätyksestä taloudellisesti kannattavaa.

Helsingin yliopiston ja Jyväskylän yliopiston tutkijoiden kehittämä uusi kierrätyskonsepti on julkaistu äskettäin Chemical Engineering Journal -tiedelehdessä.

Miksi metalli liukenee rasvoihin?

Hopean liuotukseen käytettiin yleisimpiä rasvahappoja, elioleiini-, linoleeni- ja linolihappoja sekä vesipitoista vetyperoksidia vihreänä hapettimena miedoissa olosuhteissa.  Tällä yhdistelmällä hopea liukeni tehokkaasti rasvahappoihin, jotka toimivat sekä väliaineena että stabiloivina ligandeina hopeaioneille.

– Laskennallisen kemian avulla kyettiin ymmärtämään metallien liukoisuutta tutkimalla liuottimen vaikutusta liukenemisen termodynamiikkaan, sanoo professori Karoliina Honkala  Jyväskylän yliopistosta.

Tuloksien avulla voitiin selittää, onko metallin liukenemattomuuden syynä pintapassivoituminen vai termodynaaminen este. Kun hopea-rasvahappoliuokseen lisättiin etyyliasetaattia, voitiin hopea erottaa hopeakarboksylaattina reagoimattomista rasvahapoista, jotka voidaan kierrättää. Hopeakarboksylaatit puolestaan pelkistettiin metalliseksi hopeaksi valoavusteisessa pelkistysreaktorissa, joka on tehokas ja turvallinen menetelmä hopean erotteluun.

Kohti kaupunkikaivostoimintaa

–Tutkimuksemme tavoitteena on kehittää metallien kierrätysmenetelmiä monimetallisista substraateista strategioilla, jotka ovat edullisia, kestäviä ja suunnitellusti valikoivia, sanoo professori Timo Repo Helsingin yliopistosta.

Rasvahappojen käytöllä liottimena on monia etuja verrattuna perinteisten mineraalihappojen ja vesiliuosten käyttöön. Ensinnäkin ne ovat peräisin jäteaineesta, minkä lisäksi ne ovat bioyhteensopivia, biohajoavia, vain matalasti happamia ja haihtumattomia. Tämän vuoksi ne ovat turvallisia ja syövyttämättömiä happoihin ja orgaanisiin liuottimiin verrattuina, mikä mahdollistaa niiden kierrätyksen ja uudelleenkäytön.

Koska rasvahapot eivät ole vesipohjaista, metalliyhdisteet voidaan erottaa reagoimattomasta reaktioseoksesta käyttämällä antiliuottimia, kuten etyyliasettaattia, mikä mahdollistaa sekä suoraviivaisen metallin talteenoton että rasvahappojen kierrättämisen. Lisäksi mahdollisuus käyttää vesipitoista vetyperoksidia vihreänä hapettimena miedoissa olosuhteissa mahdollistaa ”kaupunkikaivostoimintaan” eli esimerkiksi hopean erottelun jätehopeapäällysteisistä näppäimistöistä.

Lisätietoa: 

Postdoctutkija Anže Zupanc, a.zupanc@bham.ac.uk

Professori Timo Repo, timo.repo@helsinki.fi, puh. +358 2941 50194

Professori Karoliina Honkala, karoliina.honkala@jyu.fi,  +358 408053686