Các nhà hóa học Canada phát triển một phương pháp mới, sử dụng khí carbon dioxide (CO2) siêu tới hạn chiết xuất kim loại quý hiếm từ rác thải điện tử công nghiệp như pin và vật liệu tua bin điện gió.
Chất thải điện tử (e-waste) được coi là dòng chất thải tăng trưởng nhanh nhất ở các nước phát triển. Chất thải điện tử là vô số thành phần với những vật liệu quý hiếm và khan hiếm, một số loại có những hóa chất độc hại, có thể gây ô nhiễm môi trường, đe dọa sức khỏe con người khi thải bỏ và các phương pháp tái chế không phù hợp.
Nhóm nghiên cứu do TS Gisele Azimi, nhà khoa học thuộc Đại học Toronto đã tiên phong phát triển một phương pháp, sử dụng carbon dioxide thu được trong không khí để chiết xuất kim loại quý từ rác thải điện tử như pin và vật liệu của tuabin gió. Azimi là GS Đại học Toronto, đồng thời là Chủ tịch Nghiên cứu Canada về Đổi mới Khai thác Đô thị.
Rác thải điện tử là nguồn tài nguyên tiềm năng lớn của nhiều loại vật liệu có giá trị khiến ngành tái chế chất thải điện tử trờ thành một lĩnh vực hấp dẫn về kinh tế. Tái chế chất thải điện tử cung cấp một phương án hai lợi ích, hiệu quả thu lại những vật liệu quý hiểm quan trọng này.
Các nhà nghiên cứu cho biết, rác thải điện tử chứa khoảng 20 đến 38% kim loại quan trọng, cao hơn nhiều so với lượng kim loại này trong quặng khai thác, chỉ chiếm từ 1 đến 2%.
Quy trình mới mà các nhà khoa học đã phát triển để tái chế rác thải điện tử được gọi là chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn. Trước đây, quy trình chiết xuất chất lỏng siêu tới hạn được phát triển để tái chế chất thải điện và thiết bị điện tử, nhưng cơ chế xử lý vẫn chưa được nghiên cứu khám phá.
Kỹ thuật tái chế rác thải điện tử tiêu thụ carbon dioxide (CO 2), có thể thu được trực tiếp từ không khí hoặc từ một quy trình thải ra carbon dioxide như ngành công nghiệp xi măng và luyện gang. Các nhà nghiên cứu sử dụng CO2 như một công nghệ phân tách để chiết xuất xuất kim loại từ chất thải điện tử.
Sơ đồ hóa học chiết xuất kim loại từ chất thải điện tử. Ảnh Phỏng theo Hóa học vô cơ 2023,
Nhóm nghiên cứu do GS-TS Azimi dẫn đầu thực hiện quy trình tái chế bằng phương pháp đốt nóng và tăng áp xuất để biến khí CO2 thành chất lỏng siêu tới hạn (ở nhiệt độ mà khí CO2 có cả ở trạng thái lỏng và khí).
Quy trình tái chế chất lỏng siêu tới hạn của Azimi và nhóm của cô bao gồm việc đốt nóng và tạo áp suất CO 2 , biến nó thành chất lỏng siêu tới hạn. Ở trạng thái này, khí CO2 có thể được sử dụng để hòa tan và chiết xuất những kim loại quan trọng từ môi trường xung quanh. Một trong những ưu điểm nhất về CO 2 là không cần đun nóng chất khí lên nhiệt độ cao; chỉ khoảng 30 độ C là đủ để bắt đầu quá trình chuyển đổi này.
Nhóm đã sử dụng thiết bị synchrotron Nguồn sáng Canada (CLS), (thiết bị tạo ra ánh sáng bằng gia tốc các electron đến tốc độ gần tốc độ ánh sáng trên một ống hình tròn) tại Đại học Saskatchewan để tinh chỉnh và hiểu rõ hơn quy trình tái chế, sử dụng CO2 ở trạng thái chất lỏng siêu tới hạn. Hiện nay, nhóm nhà khoa học, sử dụng phương pháp này có thể chiết xuất kim loại từ pin xe điện , nam châm tuabin quạt gió , bóng đèn huỳnh quang và nhiều loại rác thải điện tử khác.
Nhóm nghiên cứu của GS-TS Azimi tiếp tục làm việc để mở rộng ranh giới của phương pháp, sử dụng CO2 thu được từ các nguồn khác nhau. Nhóm nhà khoa học đang làm việc với các đối tác trong ngành công nghiệp tái chế rác thải điện tử để thử nghiệm kỹ thuật này và tăng lợi nhuận thu được từ tái chế, đồng thời đặt mục tiêu thu hồi vàng và đồng từ các bảng mạch điện tử.