Atık Elektroniklerden Değerli Metalleri Ayıran Fotokatalitik İşlem
Çin’deki ve ABD’deki araştırmacılar, atık elektroniklerden ve katalizörlerden değerli metallerin seçici olarak elde edilebilmesi için basit bir fotokatalitik süreç geliştirdiler. Bu süreç, potansiyel olarak altın madenciliğinin çevresel ayak izini azaltabilir.
Elektronik eşyaların her yerde bulunması ve çok yönlü kullanımı, içerdikleri altın, platin ve iridyum gibi değerli metaller için artan bir talep yarattı ve bu talep giderek artan bir elektronik atığı sorununa da neden oldu. Kraliyet Kimya Topluluğu tarafından yakın bir zamanda yaptırılan Ipsos Mori anketinde, katılımcıların %45’i evlerinde en az beş istenmeyen elektronik cihaza sahip olduklarını bildirdi. Bu durum, kullanım ömürlerinin sonunda cihazların bertaraf edilememesi sebebiyle hammaddedeki yetersizliğe yol açabilir.
Bununla birlikte, atık elektroniklerden değerli metallerin çıkarılması, reaktif olmaları nedeniyle zordur ve bunları bu kadar değerli yapan özellik de budur. Bu nedenle mevcut geri dönüşüm yöntemleri, kral suyunda çözme gibi güçlü aşındırıcı ve toksik reaktifleri içerir. Önerilen alternatifler genel olarak karmaşıktır ve ölçeklendirilmeleri zordur.
Kimyasal tepkimeye girmeyen bu tür metallerin ekstre edilmesi çevre için zararlı olabilir. Altın söz konusu olduğunda, oksitlenmesi ve ardından saf bir hale getirilebilmesi için indirgenmesi gerekir. Edinburgh Üniversitesi’nde inorganik kimya üzerine çalışan Kimyager Jason Love, “Klasik olarak altın ekstraksiyonu siyanür kullanılarak gerçekleştirilir” diye açıkladı; “Yükseltgeniniz havadır ve altın ekstraksiyonunun %90’ında kullanılan disiyanoaurat isimli bir kompleks elde edersiniz”. Siyanür boşalmasının riskleri nedeniyle bazı ülkeler ve ABD eyaletleri siyanür madenciliğini yasakladı ve diğer ülkeler de bunu aşamalı olarak kaldırmaya çalışıyor.
Şu anda, Shanghai Normal University’den Zhenfeng Bian ile Çin’deki ve ABD’deki meslektaşları, çok sayıda değerli metali fotokataliz yöntemiyle sıralı bir şekilde ekstre edebilmek için basit bir yöntem geliştirdi. İşlem, oksijenin bulunduğu durumda asetonitril çözücüsündeki TiO2’yi kullanır. Çözeltinin UV ışığı ile ışınlanması TiO2’yi ışıkla uyararak, sırasıyla oksijen ve çözücüden süperoksit ve siyanometil radikallerini üretmeye devam eden elektron deliği çiftlerini oluşturur. Bu radikaller daha sonra metal atomlarını oksitler ve metal iyonları çözeltide çözünür.
Araştırmacılar, gerçekleştirdikleri deneyde bilgisayar işletim birimlerini karışımda bekletti ve 8 saatin sonunda tüm bakırın çözeltiye sızdığını ve diğer her şeyin bozulmadan kaldığını gözlemledi. Devam eden ışınlamanın altında, gümüşün ve ardından da altının süzüldüğünü gördüler. Araştırmacılar, bu noktada diklorometan ilavesinin platinin elde edilmesini sağladığını keşfetti. Benzer bir yaklaşımı kullanarak, otomotiv katalitik konvertör numunesinden rodyumu, paladyumu ve platini; altın cevherinden altını elde etti.
Araştırmada yer almayan Love, “Aslında bu gerçekten çok açık ve daha önce görmediğim bir teknik” diyor. “Daha önce, insanların çözeltideki bir metali kullanarak fotoliz gerçekleştirdiğini ve bu metali indirgediklerini görmüştüm. Bunu tersine çevirdiler.” Ancak, bazı ayrıntılar konusunda da uyarıda bulunuyor: “Yüksek miktarlarda titanyum oksit kullanmaları kuantum verimliliğinin [fotonların ne kadar verimli kullanıldığı ile ilgili] oldukça düşmesine neden oldu.” Sıralı çözünmenin gösterilmesine de oldukça şaşıran Love, “Organik radikallerin çözeltilerde elde edilmesi durumunda, bu radikallerin her şeyle reaksiyona girebileceğini düşünmüştüm” dedi.
Bian’ın ekibi, önce çözücü üzerindeki araştırmalarını geliştirerek süreci iyileştirmeye çalışıyor. Bian, “Asetonitril, laboratuvarlarda ve şirketlerde yaygın olarak kullanılan bir çözeltidir. Alkol gibidir, toksisitesi çok düşüktür” diyor. Ancak, araştırmacılar bu reaksiyonun suda gerçekleştirilebileceğine inanıyor. Bian, “Fotokatalizör üzerindeki asetonitrilden bir grup tasarlamalıyız” diye açıklıyor. “Şu anda da, elde etmiş olduğumuz bazı sonuçlar var.”
Kaynak: chemistryworld.com
