Akıllı telefon, bilgisayar ve diğer elektronik cihazların kullanım ömrünü tamamlamasıyla ortaya çıkan elektronik atıklar, aynı zamanda önemli miktarda değerli metal içeriyor. Ancak bu metallerin geri kazanılması geleneksel yöntemlerde yüksek miktarda kimyasal kullanımını gerektirebiliyor.
Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Profesörü Xiao Su liderliğindeki araştırma ekibi, metal geri kazanımında elektrik enerjisinin daha fazla kullanılmasını sağlayacak yeni bir yöntem üzerinde çalıştı.
YENİ MOLEKÜL KİMYASAL İHTİYACI AZALTIYOR
Araştırma, ekibin 2024 yılında geliştirdiği elektrokimyasal sıvı-sıvı ekstraksiyon sisteminin devamı niteliğinde.
Önceki çalışmada, elektronik atıklardan altın geri kazanılırken bazı asit ve bazların yerine elektrik enerjisinin kullanılabileceği gösterilmişti. Ancak sürecin tamamlanması için yine bazı kimyasal maddelere ihtiyaç duyuluyordu.
Yeni çalışmada ise bu gerekliliği azaltabilecek özel bir molekül geliştirildi.
Molekül, metal iyonlarına seçici biçimde bağlanabiliyor. Aynı zamanda kalıcı bir elektrik yükü taşıyor ve ekstraksiyon sırasında kullanılan organik fazda çözünmüş halde kalabiliyor. Bu özellikler, molekülün elektrik kullanılarak doğrudan kontrol edilmesine imkan sağlıyor.
ALTIN ELEKTRİK KULLANILARAK AYRIŞTIRILIYOR
Araştırmacılara göre molekül önce elektrik kullanılarak yükleniyor. Ardından metale bağlanarak metali organik faza taşıyor. İşlemin sonraki aşamasında ise yine elektrik kullanılarak metal molekülden ayrılıyor.
Postdoktor Deborah Schmitt, molekülün kalıcı yükü sayesinde aynı zamanda elektrolit görevi gördüğünü belirtti. Böylece elektrik akımı sıvı üzerinden iletilebiliyor ve daha önce kimyasal maddelerle gerçekleştirilen redoks reaksiyonları elektrik kullanılarak yönlendirilebiliyor.
KİMYASAL TÜKETİMİ 10 İLA 100 KAT AZALABİLİYOR
Laboratuvar çalışmalarında geliştirilen molekül, elektronik atıklardan elde edilen ve farklı metaller içeren çözeltilerden altını seçici biçimde geri kazanmak için kullanıldı.
Araştırma ekibi, ara kimyasalların yerine elektrik kullanılabilmesi sayesinde kimyasal tüketiminin 10 ila 100 kat arasında azaltılabildiğini bildirdi.
Bu yöntemin, kullanılan kimyasal miktarını azaltmasının yanı sıra metal ayrıştırma sürecinin daha basit hale gelmesine de katkı sağlayabileceği belirtildi.
HEDEF SADECE ALTIN DEĞİL
Araştırmacılar, geliştirilen sistemin yalnızca elektronik atıklardaki altının geri kazanılması için kullanılmasını hedeflemiyor.
Aynı elektrokimyasal platformun farklı moleküler tasarımlarla başka değerli ve kritik metallere de uyarlanabileceği ifade edildi. Kullanılmış otomotiv katalizörlerinde bulunan platin grubu metaller ile maden atıklarındaki çeşitli kritik elementler de olası hedefler arasında yer alıyor.
Araştırmacılardan Aderiyike Aguda, aynı platform korunarak farklı metalleri hedefleyen yeni ekstraksiyon moleküllerinin tasarlanabileceğini belirtti.
SİSTEMİN ENDÜSTRİYEL ÖLÇEĞE TAŞINMASI HEDEFLENİYOR
Araştırma ekibine göre çalışmanın önemi yalnızca yeni bir molekül geliştirilmesinden ibaret değil. Çalışma, elektrikle çalışan sıvı-sıvı ekstraksiyon sistemlerinin nasıl tasarlanabileceğine ilişkin bir çerçeve de ortaya koyuyor.
Ekibin sonraki hedefleri arasında yöntemi laboratuvar ortamından endüstriyel ölçeğe taşımak, farklı metallere yönelik yeni moleküller geliştirmek ve uygun ekstraksiyon moleküllerinin daha hızlı bulunması için bilgisayar modellemeleri ile yapay zekadan yararlanmak bulunuyor.
Yeni yöntem, elektronik atıklar başta olmak üzere çeşitli kaynaklardan değerli metallerin daha az kimyasal kullanılarak geri kazanılmasına yönelik elektrik tabanlı bir yaklaşım ortaya koyuyor.
