آیا می‌دانستید در دل هر گوشی قدیمی یا لپ‌تاپ خراب، ذراتی از طلا نهفته است که می‌تواند ارزشی بیش از آنچه تصور می‌کنید داشته باشد؟ در دنیایی که هر روز میلیون‌ها دستگاه الکترونیکی به پایان عمر خود می‌رسند، بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی به یکی از پرسودترین و در عین حال نادیده‌گرفته‌شده‌ترین فرصت‌های اقتصادی و زیست‌محیطی عصر دیجیتال تبدیل شده است. در دل این زباله‌های به‌ظاهر بی‌ارزش، مقادیر قابل‌توجهی از فلزات گران‌بها نهفته است که طلا به دلیل رسانایی بالا و مقاومت در برابر خوردگی، یکی از مهم‌ترین آن‌هاست. طبق گزارش‌های بین‌المللی، تنها یک تن زباله الکترونیکی می‌تواند بیش از 100 برابر یک تن سنگ معدنی طلا داشته باشد.

با این حال، درصد بسیار کمی از این فلز ارزشمند بازیافت می‌شود و بخش عمده آن به‌دلیل نبود زیرساخت‌های مناسب، به همراه سایر مواد دور ریخته می‌شود. در چنین شرایطی، بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی نه‌تنها به‌عنوان راهکاری اقتصادی برای بازیابی منابع ارزشمند، بلکه به‌عنوان ضرورتی زیست‌محیطی و صنعتی مطرح است. این مقاله تلاش داریم تا ضمن بررسی فرصت‌ها و چالش‌های این صنعت پنهان، ظرفیت آن را در مسیر توسعه پایدار و اقتصاد چرخشی ایران تحلیل کنیم. با ما همراه باشید.

چرا در تجهیزات الکترونیکی از طلا استفاده می‌شود؟

طلا نه‌فقط به‌دلیل ارزش اقتصادی بالا، بلکه به خاطر ویژگی‌های فنی بی‌نظیر خود، یکی از اجزای کلیدی در ساختار داخلی تجهیزات الکترونیکی محسوب می‌شود. این فلز گرانبها دارای رسانایی الکتریکی بسیار بالا، مقاومت فوق‌العاده در برابر اکسیداسیون و خوردگی و پایداری شیمیایی در شرایط مختلف است. بنابراین طلا ویژگی‌هایی دارد که آن را برای کاربرد در اتصالات حساس، تراشه‌ها، بردهای الکترونیکی و سوئیچ‌های دقیق ایده‌آل کرده است. برخلاف فلزاتی مانند مس یا نقره، طلا در طول زمان دچار زنگ‌زدگی یا افت عملکرد نمی‌شود و همین امر دوام و دقت عملکرد تجهیزات الکترونیکی را در بلندمدت تضمین می‌کند.

بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی

در طیف گسترده‌ای از محصولات دیجیتال از گوشی‌های هوشمند گرفته تا لپ‌تاپ، تلویزیون، رایانه‌های سرور، دستگاه‌های پزشکی، خودپردازها و حتی تجهیزات نظامی، طلا به‌صورت نوارهای رسانا، پین‌های اتصال، لایه‌های نازک بر سطح بردهای مدار و سوکت‌های حافظه به‌کار می‌رود. به‌طور خاص، گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها که بالاترین تراکم قطعات میکروالکترونیک را دارند، از جمله منابع اصلی برای بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی به شمار می‌آیند.

بر اساس گزارش سازمان نظارت جهانی بر زباله‌های الکترونیکی (Global E-Waste Monitor)، یک تلفن همراه معمولی حدود 0.034 گرم طلا در خود دارد؛ درحالی‌که این عدد در یک کامپیوتر رومیزی ممکن است به 0.2 گرم برسد. این اعداد در نگاه اول ناچیز به‌نظر می‌رسند، اما زمانی‌که در مقیاس میلیون‌ها دستگاه معیوب یا از رده خارج‌شده سنجیده می‌شوند، به منبعی قابل‌توجه از طلای ثانویه تبدیل می‌شوند. به‌عنوان مثال، در هر یک تن گوشی تلفن همراه دور ریخته‌شده، به‌طور میانگین بین 250 تا 300 گرم طلا قابل استخراج است؛ این در حالی است که یک تن سنگ معدن طلا تنها حدود ۵ گرم طلا دارد.

نمودار قیمت لحظه‌ای طلا

در کشورهای زیادی سالانه حجم قابل‌توجهی از دستگاه‌های دیجیتال مصرف و سپس بلااستفاده می‌شود. اما از جایی‌که زیرساخت مناسبی برای بازیافت صنعتی وجود ندارد، بخش عظیمی از این طلاها به‌همراه زباله‌های الکترونیکی دفن شده یا به روش‌های غیرعلمی و مخاطره‌آمیز سوزانده می‌شوند. این موضوع نه‌تنها به اتلاف یک منبع اقتصادی ارزشمند منجر می‌شود، بلکه مخاطرات زیست‌محیطی و سلامت عمومی را نیز به همراه دارد.

برای ساخت حدود ۵۰۰۰ مدال برای المپیک توکیو ۲۰۲۰، برگزارکنندگان بازی‌ها از وسایل الکترونیکی ضایعاتی که وزن آن‌ها به نزدیک ۷۲ هزار تن می‌رسید، (طلا، نقره و برنز) را استخراج کردند. جالب است بدانید که مردم ژاپن این وسایل الکترونیکی را اهدا کرده بودند.

معرفی روش‌های نوین بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی

بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی یکی از مهم‌ترین شاخه‌های صنعت بازیافت در جهان امروز است؛ صنعتی که با رشد روزافزون زباله‌های دیجیتال، هم ارزش اقتصادی بالایی دارد و هم نقشی کلیدی در حفاظت از منابع طبیعی و کاهش آلودگی زیست‌محیطی ایفا می‌کند. استخراج طلا از تجهیزات مستعمل الکترونیکی به شیوه‌های گوناگونی انجام می‌شود که هریک از آن‌ها مزایا، محدودیت‌ها و ریسک‌های خاص خود را دارند. در این بخش، چهار روش اصلی مورد استفاده در فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی را بررسی می‌‌کنیم.

جداسازی مکانیکی

نخستین مرحله در بسیاری از فرآیندهای بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، استفاده از روش‌های مکانیکی برای خرد کردن و جداسازی اولیه قطعات است. در این روش، تجهیزاتی مانند موبایل‌، مادربورد و سایر بردهای الکترونیکی ابتدا خرد می‌شوند و سپس با استفاده از ابزارهایی نظیر آسیاب صنعتی، نوارهای لرزشی، جداکننده‌های مغناطیسی و سیستم‌های جریان گردابی، فلزات از غیرفلزات جدا می‌گردند. این مرحله، پیش‌نیاز مهمی برای افزایش بازده در مراحل بعدی استخراج طلاست.

استخراج شیمیایی

برای جداسازی طلا از لایه‌های فلزی و پوشش‌های دیگر، معمولاً از روش‌های شیمیایی (leaching) استفاده می‌شود. این روش در مرکز فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی قرار دارد و شامل استفاده از مواد شیمیایی قوی برای حل‌کردن طلا در محلول است. دو ماده رایج در این فرآیند عبارت‌اند از:

اگرچه این روش‌ها از نظر بازدهی بسیار مؤثرند، اما به‌شدت خطرناک، سمی و آلاینده هستند و در صورت استفاده غیراصولی، می‌توانند آسیب‌های جدی به انسان و محیط‌زیست وارد کنند.

استخراج حرارتی و هیدرومتالورژیکی

در بسیاری از کشورها، به‌ویژه در مقیاس صنعتی، بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی با استفاده از روش‌های حرارتی یا هیدرومتالورژیکی انجام می‌شود. 

استخراج الکتروشیمیایی

در میان روش‌های نوین و پایدار بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، فناوری‌های الکتروشیمیایی جایگاه ویژه‌ای پیدا کرده‌اند. این روش بر پایه‌ استفاده از جریان الکتریکی برای جدا کردن یون‌های طلا از محلول و رسوب‌دادن آن‌ها به شکل فلز خالص است. برخلاف روش‌های شیمیایی سنتی که از ترکیبات بسیار سمی و خورنده استفاده می‌کنند، بازیافت الکتروشیمیایی امکان استخراج طلا را با دقت بالا، هزینه کمتر و اثرات زیست‌محیطی محدودتر فراهم می‌سازد.

در این فرآیند، ابتدا طلا از قطعات الکترونیکی معمولاً با استفاده از یک پیش‌فرآیند شیمیایی خفیف یا لیچینگ سبز به محلول منتقل می‌شود. سپس محلول وارد سلول الکترولیتی می‌شود که در آن با اعمال ولتاژ مشخص، یون‌های طلا روی کاتد ته‌نشین شده و به‌صورت فلز بازیابی می‌شوند. این روش توانایی استخراج طلا با خلوص بالا (بیش از ۹۹٪) را دارد و برخلاف روش‌های حرارتی یا اسیدی، پسماند خطرناک یا گازهای سمی تولید نمی‌کند.

بازیافت طلا با نوآوری‌های سبز

در سال‌های اخیر، با افزایش دغدغه‌های زیست‌محیطی، توجه جهانی به توسعه روش‌های سبز و کم‌خطر برای بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی افزایش یافته است. فناوری‌هایی مانند بیولیچینگ (bioleaching) که از باکتری‌ها برای استخراج طلا استفاده می‌کنند، یا استفاده از حلال‌های یونی غیرسمی (ionic liquids) که جایگزینی ایمن برای سیانید هستند، به سرعت در حال پیشرفت‌اند. همچنین روش‌های الکتروشیمیایی برای استخراج طلا بدون نیاز به مواد شیمیایی خطرناک نیز در حال تجاری‌سازی‌اند.

بنابراین روش‌های بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی شامل موارد زیر است:

روش‌های نوین بازیافت طلاتوضیحمیزان بازدهیتأثیرات زیست‌محیطیهزینه (به‌طور تقریبی)
جداسازی مکانیکیتفکیک فیزیکی قطعات فلزی از غیر فلزی با استفاده از آسیاب، مغناطیس و هواکم (پیش‌نیاز برای مراحل بعدی)کم، در صورت مدیریت پسماندکم
استخراج شیمیاییحل کردن طلا در محلول‌های شیمیایی برای جداسازی از سایر عناصرزیاد (تا ۹۵٪)بسیار بالا (سمی و خورنده)متوسط تا زیاد
پیرومتالورژی (ذوب حرارتی)ذوب بردهای الکترونیکی در دمای بالا برای بازیابی فلزات گران‌بهامتوسط تا زیاد (۷۰–۹۰٪)زیاد (تولید گاز سمی و مصرف انرژی)زیاد
هیدرومتالورژیاستخراج طلا از محلول با روش‌هایی مانند تبادل یونی و رسوب‌گذاری شیمیاییزیاد (۹۰–۹۸٪)متوسط تا کم (بسته به کنترل مواد شیمیایی)متوسط
استخراج الکتروشیمیاییاستفاده از جریان برق برای رسوب طلا از محلول روی الکترودزیاد (۹۵–۹۹٪)کم (در صورت مدیریت صحیح محلول‌ها)متوسط
نوآوری‌های سبزشامل روش‌هایی مانند بیولیچینگ با باکتری، حلال‌های آلی سبز و بازیافت با مایعات یونیدر حال توسعه (۸۰–۹۵٪ در نسخه‌های آزمایشی)بسیار کم (دوستدار محیط‌زیست)در حال حاضر زیاد (با پتانسیل کاهش در آینده)

چرا بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی اهمیت دارد؟

در سال‌های اخیر، اهمیت بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی به‌طور فزاینده‌ای افزایش یافته است. با توجه به رشد بی‌سابقه زباله‌های الکترونیکی و ارزش بالای فلزات گران‌بها در این تجهیزات، بازیافت طلا نه‌تنها یک ضرورت زیست‌محیطی بلکه یک فرصت اقتصادی بزرگ محسوب می‌شود. دلایل کلیدی اهمیت بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی به شرح زیر هستند:

مشکلات روش‌های سنتی بازیافت طلا

در فرایند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، روش‌های سنتی با وجود سادگی ظاهری و استفاده گسترده در کشورهای در حال توسعه، با مشکلات جدی فنی، زیست‌محیطی و انسانی مواجه‌اند. این روش‌ها اغلب در کارگاه‌های غیررسمی یا با فناوری‌های ابتدایی انجام می‌شوند و به‌دلیل نبود نظارت کافی، نه‌تنها بهره‌وری پایینی دارند، بلکه آسیب‌های سنگینی به محیط‌زیست و سلامت افراد وارد می‌کنند.

مشکلات بازیافت طلا به روش سنتی

در ادامه مهم‌ترین مشکلات روش‌های سنتی بازیافت طلا را معرفی می‌کنیم:

استفاده از مواد شیمیایی سمی و خطرناک

روش‌هایی مانند استفاده از تیزاب سلطانی یا سیانید سدیم رایج‌ترین شیوه‌ها در بازیافت سنتی طلا هستند. این مواد:

نبود سیستم‌های ایمنی و حفاظتی

در کارگاه‌های کوچک بازیافت، معمولاً از تجهیزات ایمنی استاندارد مانند هود، ماسک، فیلتر، لباس ضداسید و تهویه صنعتی استفاده نمی‌شود. این موضوع باعث می‌شود:

بازده پایین و اتلاف منابع

روش‌های سنتی، به‌دلیل کنترل ضعیف واکنش‌های شیمیایی، بازیابی کاملی از طلا ندارند. چرا که معمولاً بخشی از طلا در ته‌مانده‌ها باقی می‌ماند و قابل بازیابی نیست، خلوص طلای به‌دست‌آمده پایین است و نیاز به پالایش مجدد دارد و همچنین زمان و مواد مصرفی بیشتری برای دستیابی به مقدار کم طلا صرف می‌شود.

نبود مدیریت پسماند و آلودگی محیط‌زیست

پسماندهای سمی مانند محلول‌های اسیدی و لجن‌های فلزی، معمولاً بدون تصفیه در طبیعت رها می‌شوند. این امر منجر به نفوذ فلزات سنگین به آب‌های زیرزمینی، آلودگی خاک‌های کشاورزی و تخریب اکوسیستم‌های محلی و مرگ آبزیان می‌شود.

غیرقانونی بودن در بسیاری از کشورها

در بسیاری از کشورها، انجام بازیافت با مواد سمی و در فضاهای غیراستاندارد جرم محسوب می‌شود.بدین ترتیب بازیافت غیراصولی فلزات گران‌بها می‌تواند موجب توقیف تجهیزات و تعطیلی کارگاه شود و پیگرد قانونی و جریمه‌های زیست‌محیطی در پی داشته باشد.

ضرورت پیشرفت در تکنیک‌های بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی

همانطور که حجم زباله‌های الکترونیکی افزایش و منابع طبیعی کاهش می‌یابد، ضرورت توسعه روش‌های نوین بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی نیز بیشتر می‌شود. اما چرا پیشرفت در این زمینه مهم است؟

تحقیقات حاکی از آن است که فناوری‌های جدید، بازیافت پایدارتری را به ارمغان خواهند آورند.

نوآوری‌های فناوری در بازیافت طلا

با گذشت زمان، استفاده از روش‌های نوین و پایدار برای بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی توسعه بیشتری پیدا می‌کند. این نوآوری‌ها باعث افزایش بازدهی بازیافت شده و مشکلات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهند. تعدادی از این نوآوری‌های مؤثر در ادامه آورده شده است.

استفاده از میکروارگانیسم‌ در بازیافت طلا

استفاده از میکروارگانیسم‌ها برای استخراج طلا از زباله‌های الکترونیکی که با نام بیولیچینگ یا زیست‌استخراج فلزات شناخته می‌شود، یکی از حوزه‌های نوظهور در فناوری‌های سبز و پایدار است. این روش، جایگزینی کم‌مصرف و سازگار با محیط‌زیست برای فرآیندهای متداول شیمیایی محسوب می‌شود که معمولاً از مواد سمی مانند سیانید یا تیزاب سلطانی برای استخراج طلا استفاده می‌کنند.

در زیست‌استخراج، از توانایی برخی باکتری‌ها و قارچ‌ها برای جدا کردن یون‌های فلزی از بستر جامد استفاده می‌شود. در زمینه‌ بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، میکروارگانیسم‌هایی مانند فرواکسیدانس اسیدیتیوباسیلیوس (Acidithiobacillus ferrooxidans)، تیوکسیدانس اسیدیتیوباسیلیوس (Acidithiobacillus thiooxidans) و برخی گونه‌های قارچ مانند آسپرجیلوس (Aspergillus) توانایی حل‌کردن طلا از بردهای مدار چاپی (Printed Circuit Boards / PCBs) را دارند. این ارگانیسم‌ها با تولید ترکیباتی مانند اسیدهای آلی (نظیر اسید سیتریک و اسید اگزالیک) یا اکسیدکننده‌هایی مانند یون‌های آهن سه‌ظرفیتی و پراکسید هیدروژن، ساختارهای فلزی را تجزیه کرده و طلا را به محلول منتقل می‌کنند.

فرآیند میکروارگانیسم‌

فرآیند بیولیچینگ به‌طور معمول از چند مرحله تشکیل شده است:

  1. در ابتدا، قطعات الکترونیکی به‌صورت مکانیکی خرد شده و با عملیات پیش‌تصفیه، سطح فلزات درون آن‌ها در دسترس قرار می‌گیرد.
  2. سپس در شرایط کنترل‌شده از نظر pH، دما، تهویه و مواد غذایی، میکروارگانیسم‌ها به محیط واکنش اضافه می‌شوند.
  3. طی چند روز تا چند هفته، این ارگانیسم‌ها محلولی زیستی ایجاد می‌کنند که قادر به حل‌کردن طلا و دیگر فلزاتی نظیر مس، نیکل و روی است.

مزایای میکروارگانیسم‌

یکی از مهم‌ترین مزایای این روش، سازگاری زیست‌محیطی و انتخاب‌پذیری بالا در استخراج فلزات است. برخلاف لیچینگ شیمیایی، بیولیچینگ پسماند سمی بسیار کمی دارد، خطر آلودگی آب‌های زیرزمینی را کاهش می‌دهد و ایمنی بالاتری برای اپراتورها فراهم می‌آورد. همچنین این فرآیند معمولاً در دمای اتاق و فشار محیط انجام می‌شود که مصرف انرژی آن را نسبت به روش‌های دیگر به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

معایب میکروارگانیسم‌

با این حال، چالش‌هایی نیز وجود دارد. سرعت واکنش‌های میکروبی به‌مراتب پایین‌تر از واکنش‌های شیمیایی است و عوامل متعددی مانند سمیت فلزات، نوع بستر و رقابت بین گونه‌های میکروبی می‌توانند بر کارایی نهایی تأثیر بگذارند. همچنین، مراحل پیش‌تصفیه اولیه مانند جدا کردن لایه‌های اپوکسی یا پوشش‌های محافظتی مدار، اغلب نیازمند استفاده از روش‌های فیزیکی یا شیمیایی متداول هستند که به پیچیدگی فرآیند می‌افزاید.

فناوری اکسیر در بازیافت طلا

فناوری اکسیر (Excir Technology) یکی از پیشرفته‌ترین و نوآورانه‌ترین فناوری‌های توسعه‌یافته در حوزه‌ بازیافت طلا از زباله‌های الکترونیکی محسوب می‌شود. این فناوری توسط یک شرکت دانش‌بنیان مستقر در کلگری، کانادا طراحی شده و در سال‌های اخیر به‌عنوان یک نقطه‌ عطف در بازیافت شهری فلزات گران‌بها شناخته شده است. اکسیر قادر است طلا را از بردهای مدار چاپی و سایر قطعات الکترونیکی با خلوص و سرعت بسیار بالا و با روشی ایمن و پایدار بازیابی کند.

آنچه فناوری اکسیر را متمایز می‌سازد، استفاده از واکنشگرهای شیمیایی انحصاری و غیرسیانیدی است که تحت شرایط محیطی (دمای اتاق و فشار استاندارد) عمل می‌کنند. برخلاف روش‌های سنتی که به خرد کردن شدید، ذوب حرارتی یا استفاده از اسیدهای خطرناک نیاز دارند، در این فناوری نیازی به حرارت بالا، فشار، یا مواد سمی وجود ندارد. این موضوع باعث کاهش چشم‌گیر مصرف انرژی و حذف کامل خطرات زیست‌محیطی مرتبط با بازیافت‌های شیمیایی متداول می‌شود.

در سال ۲۰۲۱، فناوری اکسیر توسط رویال مینت بریتانیا (The Royal Mint of the United Kingdom) مورد استفاده قرار گرفت تا در پروژه‌ای ملی، طلا را از زباله‌های الکترونیکی استخراج کرده و وارد چرخه تولید سکه‌های جدید کند. این پروژه نمونه‌ای موفق از استفاده صنعتی از اکسیر بود که توجه بسیاری از کشورها و صنایع بازیافت را به خود جلب کرد.

فرآیند استفاده از اکسیر

فرآیند فناوری اکسیر از سه مرحله‌ی اصلی تشکیل شده است:

مزایای فناوری اکسیر

از جمله مهم‌ترین مزایای فناوری اکسیر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

استفاده از پروتئین وی در بازیافت طلا 

یکی از نوآورانه‌ترین و شگفت‌انگیزترین روش‌هایی که در سال‌های اخیر برای بازیافت پایدار طلا از زباله‌های الکترونیکی توسعه یافته، استفاده از پروتئین وی (Whey Protein) است. این پروتئین که محصول جانبی فرآیند تولید پنیر و لبنیات است، در ابتدا یک ماده‌ی زائد محسوب می‌شد اما پژوهشگران توانسته‌اند از آن در توسعه‌ اسفنج‌های زیستی برای استخراج طلا استفاده کنند. این دستاورد برای نخستین بار توسط تیمی از دانشمندان در مؤسسه فناوری فدرال زوریخ (ETH Zurich) در سوئیس معرفی شد.

در این روش، پروتئین وی به‌صورت کنترل‌شده و مهندسی‌شده به ساختاری اسفنجی و متخلخل تبدیل می‌شود که قابلیت جذب یون‌های فلزی به‌ویژه طلا را از محلول‌های حاصل از بازیافت زباله‌های الکترونیکی دارد. این اسفنج‌های زیستی از نظر شیمی سطحی طوری طراحی شده‌اند که با یون‌های طلا پیوند برقرار کرده و آن‌ها را به‌شکل انتخابی از محیط جداسازی می‌کنند.

نکته قابل‌توجه این است که پروتئین وی به‌تنهایی طلا را از بردهای الکترونیکی استخراج نمی‌کند؛ بلکه به‌عنوان مرحله‌ نهایی جذب و بازیابی یون‌های طلا از محلول پس از لیچینگ عمل می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود این فناوری به‌خوبی با سایر فناوری‌های سبز مانند لیچینگ زیستی (Bioleaching) یا الکترووینینگ (Electrowinning) ترکیب‌پذیر باشد.

فرآیند استفاده از پروتئین وی

فرآیند استفاده از پروتئین وی در بازیافت طلا به‌طور خلاصه شامل مراحل زیر است:

مزایای استفاده از پروتئین وی

این روش چند مزیت کلیدی دارد که آن را به گزینه‌ای بسیار ارزشمند برای آینده صنعت بازیافت طلا تبدیل می‌کند:

استفاده از الیاف پیشرفته در بازیافت طلا 

استفاده از الیاف پیشرفته عملکردی‌شده به‌ویژه نوع خاصی به نام پلی‌آکریلونیتریل عملکردی‌شده PANF) (Functionalized Polyacrylonitrile Fiberنیز از موارد نوآورانه است. این فناوری در سال‌های اخیر توسط تیم‌های پژوهشی در دانشگاه‌های چین و برخی مراکز تحقیقاتی اروپایی توسعه یافته و به‌عنوان روشی کارآمد، مقرون‌به‌صرفه و قابل‌تجدید برای جذب انتخابی طلا از محلول‌های بازیافتی مورد توجه قرار گرفته است.

الیاف PANF از پلی‌آکریلونیتریل ساخته می‌شوند که طی فرآیندهای شیمیایی خاص، گروه‌های عاملی مانند آمین، تیول، یا ایمین به ساختار آن‌ها افزوده می‌شود. این گروه‌ها دارای میل ترکیبی بالا به یون‌های فلزات نجیب هستند. بنابراین با انتخاب‌پذیری بسیار بالا، قادرند طلا را حتی در حضور سایر فلزات مانند مس یا نقره از محلول استخراج کنند.

فرآیند استفاده از الیاف پیشرفته

مراحل استفاده از الیاف PANF در بازیافت طلا به شرح زیر است:

  1. پیش‌استخراج یون‌های طلا از بردهای مدار چاپی با استفاده از روش‌های شیمیایی یا بیولوژیکی و تهیه‌ی محلولی حاوی یون‌های طلا.
  2. تماس دادن محلول با الیاف PANF در یک ستون جذب یا راکتور ناپیوسته که طی آن طلا از محلول به سطح الیاف پیوند می‌خورد.
  3. شست‌وشو و بازیابی طلا با استفاده از محلول‌های جداکننده مانند تیوسولفات یا محلول‌های قلیایی که در نتیجه طلا به‌صورت یون مجدداً آزاد شده و قابلیت بازیابی به‌صورت فلز خالص را پیدا می‌کند.
  4. احیای الیاف برای استفاده مجدد، بدون افت محسوس در ظرفیت جذب طی چند چرخه متوالی.

مزایای استفاده از الیاف پیشرفته

مزایای کلیدی این روش عبارت‌اند از:

نتایج منتشرشده در نشریه‌ای مربوط به سال ۲۰۲۳ نشان می‌دهد که الیاف PANF قادرند بیش از ۹۹.۵٪ از طلا را در محلول‌هایی با غلظت کم تنها در عرض چند ساعت جذب کنند و این جذب تا بیش از ۵۰ بار استفاده مجدد نیز پایدار باقی می‌ماند. این ویژگی‌ها باعث شده است که PANF به‌عنوان یک ماده‌ی امیدبخش در حوزه بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، به‌ویژه در محیط‌های صنعتی، آزمایشگاهی و نیمه‌صنعتی مطرح شود.

استفاده از چارچوب‌های آلی کووالانسی در بازیافت طلا

چارچوب‌های آلی کووالانسی (Covalent Organic Frameworks) یا به اختصار COFs یکی از پیشرفته‌ترین دسته‌های مواد متخلخل و بلورین در شیمی مواد محسوب می‌شوند که طی سال‌های اخیر، نقش مهمی در فناوری‌های نوین جذب و جداسازی یون‌های فلزی به‌ویژه طلا ایفا کرده‌اند. این ترکیبات از واحدهای آلی سبک ساخته شده‌اند که از طریق پیوندهای کووالانسی به‌صورت شبکه‌ای منظم و با نظم بلوری بالا در کنار هم قرار گرفته‌اند. ساختار متخلخل با سطح فعال بسیار زیاد و قابلیت عملکرددهی سطحی، آن‌ها را به جاذب‌هایی ایده‌آل برای یون‌های فلزات گران‌بها تبدیل کرده است.

در فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، COFها به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که گروه‌های عاملی خاص مانند تیول (–SH)، آمین (–NH₂) یا تری‌آزین (triazine) در ساختار آن‌ها گنجانده شود؛ این گروه‌ها تمایل بسیار بالایی برای پیوند با یون‌های طلا، به‌ویژه کمپلکس‌هایی مانند [AuCl₄]⁻ دارند. COFها به دلیل ماهیت طراحی‌پذیر خود، می‌توانند به‌صورت اختصاصی برای جذب انتخابی طلا نسبت به سایر فلزات سنگین طراحی شوند.

فرآیند استفاده از چارچوب‌های آلی کووالانسی

مراحل کلی کاربرد COFs در بازیافت طلا به شرح زیر است:

مزایای استفاده از چارچوب‌های آلی کووالانسی

مهم‌ترین ویژگی‌های فنی COFها در بازیافت طلا عبارت‌اند از:

در سال ۲۰۲۴، پژوهشی از تیمی بین‌المللی منتشر شده در مجله نیچر کامیونیکیشنز (Nature Communications) نشان داد که COFهای غنی‌شده با گروه‌های تری‌آزین می‌توانند بیش از ۹۹.۸٪ یون‌های طلا را تنها در چند ساعت جذب کرده و به‌راحتی در مرحله‌ی بعدی بازیابی کنند. همچنین این COFها قادر بودند بیش از ۲۰ بار بدون افت کارایی استفاده شوند، که آن‌ها را به یکی از مقاوم‌ترین جاذب‌های موجود برای بازیافت طلا تبدیل می‌کند.

بر خلاف برخی روش‌های شیمیایی یا زیستی که نیاز به کنترل شدید شرایط عملیاتی دارند، استفاده از COFها می‌تواند در شرایط معتدل (دمای اتاق، pH خنثی) و با هزینه عملیاتی پایین انجام شود. همچنین امکان طراحی COFهای فیلتری، غشایی یا قالب‌گیری‌شده برای خطوط صنعتی نیز وجود دارد.

اروش سیانیداسیون شیمیایی در بازیافت طلا 

سیانیداسیون شیمیایی (Chemical Cyanidation) یکی از قدیمی‌ترین، پرکاربردترین و همچنان مؤثرترین روش‌های استخراج و بازیافت طلا از منابع اولیه مانند سنگ معدن و منابع ثانویه مانند زباله‌های الکترونیکی است. این روش بر پایه‌ی انحلال طلا در محلول‌های رقیق سیانید سدیم (Sodium Cyanide) یا سیانید پتاسیم (Potassium Cyanide) با حضور اکسیژن یا هوای فشرده استوار است. به‌رغم نگرانی‌های شدید زیست‌محیطی درباره‌ سمیت سیانید، این روش هنوز هم به‌دلیل بازده بالا، کنترل‌پذیری، و هزینه نسبتاً پایین در بسیاری از معادن و کارگاه‌های بازیافت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فرآیند سیانیداسیون شیمیایی

مراحل کلی سیانیداسیون در بازیافت طلا به شرح زیر است:

مزایای روش سیانیداسیون شیمیایی

مزایای مهم سیانیداسیون عبارت‌اند از:

معایب روش سیانیداسیون شیمیایی

با این حال، معایب جدی زیست‌محیطی و ایمنی نیز همراه آن است:

در سال‌های اخیر، بسیاری از کشورهای صنعتی تلاش کرده‌اند استفاده از سیانید را کاهش داده یا با جایگزین‌های کم‌خطرتر مانند تیو اوره (Thiourea)، تیوسولفات آمونیوم (Ammonium Thiosulfate) یا سیانید طبیعی گیاهی جایگزین کنند. با این وجود، در بسیاری از کشورها، به‌ویژه در مقیاس نیمه‌صنعتی یا معادن با دسترسی محدود، سیانیداسیون همچنان رایج است.

بازیافت طلا با روش الکتروشیمیایی

الکترووینینگ (Electrowinning) یا رسوب‌دهی الکتروشیمیایی یکی از مهم‌ترین و کارآمدترین روش‌های بازیابی فلزات گران‌بها، به‌ویژه طلا، از محلول‌های شیمیایی حاصل از لیچینگ است. این روش بر پایه‌ اعمال جریان الکتریکی به محلولی که یون‌های فلزی در آن حل شده‌اند، استوار است؛ به‌طوری‌که یون‌های فلز مورد نظر (در اینجا، طلا) از محلول جذب الکترود منفی (کاتد) شده و به‌صورت فلز خالص رسوب می‌کنند.

فرآیند بازیافت طلا به روش الکترووینینگ

در فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، الکترووینینگ معمولاً به‌عنوان مرحله نهایی پس از لیچینگ با سیانید، تیزاب سلطانی، تیوسولفات یا سایر عوامل شیمیایی به‌کار می‌رود. این روش به‌دلیل دقت بالا، کنترل‌پذیری فرآیند، و کیفیت فلز نهایی بسیار مورد توجه است و در بسیاری از پالایشگاه‌های فلزات گران‌بها، آزمایشگاه‌های صنعتی و خطوط بازیافت پیشرفته مورد استفاده قرار می‌گیرد. الکترووینینگ در بسیاری از پالایشگاه‌های صنعتی طلا مانند کارخانه‌های بازیافت سوئیس، ژاپن، کانادا و آلمان به‌صورت استاندارد مورد استفاده است. همچنین در خطوط پیشرفته بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، این روش اغلب به‌عنوان مرحله نهایی پس از استخراج طلا به‌شکل محلول، به‌کار می‌رود. 

فرآیند الکترووینینگ طلا

این فرآیند به شرح زیر است:

  1. تهیه محلول غنی از طلا: محلول حاوی یون‌های طلا معمولاً از طریق لیچینگ بردهای مدار چاپی (PCBs) با ترکیباتی مانند سیانید سدیم (Sodium Cyanide)، تیزاب سلطانی (Aqua Regia) یا تیوسولفات آمونیوم (Ammonium Thiosulfate) تولید می‌شود.
  2. تنظیم پارامترهای شیمیایی: pH، غلظت طلا، و هدایت الکتریکی محلول برای عملکرد مطلوب سیستم الکتروشیمیایی تنظیم می‌شوند. pH به‌طور معمول بین ۸ تا ۱۰ و غلظت طلا بین ۵۰ تا ۲۰۰ میلی‌گرم بر لیتر متغیر است.
  3. نصب الکترودها در سلول الکترولیتی: الکترود منفی (کاتد) معمولاً از فولاد ضدزنگ، کربن گرافیتی یا نیکل ساخته می‌شود؛ و الکترود مثبت (آند) از موادی مانند تیتانیوم یا سرب-آنتیموان تشکیل شده است.
  4. اعمال جریان مستقیم (DC): جریان با ولتاژی در حدود ۲ تا ۴ ولت به سلول اعمال می‌شود. یون‌های طلا از محلول به‌سمت کاتد حرکت کرده و به‌صورت طلا فلزی رسوب می‌کنند.
  5. بازیابی طلا از سطح کاتد: پس از مدت‌زمان مشخص (چند ساعت تا چند روز)، رسوبات طلا از سطح الکترود جدا شده و برای ذوب یا پالایش نهایی آماده می‌شوند.

مزایای روش الکتروشیمیایی

مزایای این روش بازیافت طلا به شرح زیر است:

معایب روش الکتروشیمیایی

محدودیت‌ها و چالش‌های روش روش الکتروشیمیایی شامل موارد زیر است:

مقایسه هزینه بازیافت طلا به روش سنتی و قطعات الکترونیکی

در روش سنتی استخراج طلا از معادن، هزینه‌ها بسیار بالا هستند. این هزینه‌ها شامل عملیات معدنی گسترده، مصرف شدید انرژی، هزینه‌های زیست‌محیطی، نیروی انسانی، و تجهیزات سنگین می‌شود. همچنین، فرآیند استخراج سنتی زمان‌بر است و اغلب با آسیب‌های زیست‌محیطی شدید همراه است.

در مقابل، بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی روشی مقرون‌به‌صرفه‌تر و پایدارتر به شمار می‌رود. این روش به تجهیزات معدنی پیچیده نیاز ندارد و امکان بازیافت در مقیاس‌های کوچک‌تر وجود دارد. همچنین، میزان طلای خالص به‌دست‌آمده نسبت به وزن ماده اولیه در این روش بیشتر است، چرا که بردهای الکترونیکی تراکم فلزات گران‌بهای بالاتری دارند. هزینه‌های عملیاتی مانند انرژی و مواد شیمیایی هم نسبت به استخراج سنتی به‌طور چشمگیری پایین‌تر است.

از نظر اقتصادی، بازگشت سرمایه در بازیافت الکترونیکی سریع‌تر و پر سودتر بوده و به دلیل استفاده کمتر از منابع طبیعی و کاهش پسماند، جنبه‌های زیست‌محیطی مثبت‌تری نیز دارد.

مسائل زیست‌محیطی در فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی

در فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، مسائل زیست‌محیطی متعددی مطرح است که در صورت عدم مدیریت صحیح می‌توانند به آسیب‌های جدی به محیط زیست و سلامت انسان منجر شوند. در ادامه، به بررسی این مسائل می‌پردازیم:

مسائل زیست‌محیطی در بازیافت طلا

راهکارهای پیشنهادی برای کاهش تأثیرات زیست‌محیطی فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی

به‌منظور بهبود بخشیدن تاثیر زیست‌محیطی بازیافت طلا استفاده از راه‌کارهای زیر پیشنهاد می‌شود:

سخن پایانی

بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی، به‌عنوان یک روش نوین فرصتی برای دوستداران محیط زیست و سرمایه‌گذاران است. فناوری‌های پیشرفته در این حوزه به گونه‌ای طراحی شده‌اند که کمترین آسیب را به منابع طبیعی وارد کنند. این صنعت همچنان روبه‌رشد است و در کنار ایجاد اشتغال و کاهش آلودگی، فرصت‌های سودآوری را با خود به همراه دارد. رشد روزافزون زباله‌های الکترونیکی نیز مهر تأییدی بر این موضوع می‌زند و ما را برای آینده‌ای با بازیافت هوشمندانه‌تر طلا امیدوار می‌کند.

چرا بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی اهمیت دارد؟

بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی به دلیل ارزش بالای طلا و کاهش منابع طبیعی اهمیت زیادی دارد. همچنین، این فرآیند به کاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از دفن زباله‌های الکترونیکی کمک می‌کند.

کدام قطعات الکترونیکی بیشترین میزان طلا را دارند؟

قطعاتی مانند پردازنده‌ها (CPU)، کارت‌های گرافیک، مادربردها، رم‌ها و سوکت‌های اتصال (پین‌ها و کانکتورها) معمولاً دارای بیشترین مقدار طلا هستند.

روش‌های نوین بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی کدام‌اند؟

از جمله روش‌های نوین می‌توان به بازیافت با استفاده از باکتری‌ها (بیولیچینگ)، استفاده از مواد زیست‌سازگار، استخراج با کمک الکترولیز و روش‌های مکانیکی پیشرفته اشاره کرد که همگی ایمن‌تر و سازگارتر با محیط‌زیست هستند.

آیا بازیافت طلا از ضایعات الکترونیکی صرفه اقتصادی دارد؟

بله، در صورتی که به‌صورت صنعتی و با حجم بالا انجام شود، بسیار سودآور است. حتی در مقیاس کوچک نیز با بازیافت اصولی می‌توان به سود مناسبی دست یافت.

چه خطراتی در فرآیند بازیافت طلا از قطعات الکترونیکی وجود دارد؟

تماس با مواد سمی، استنشاق بخارات خطرناک، آلودگی آب و خاک و آسیب به سلامت انسان از جمله خطرات احتمالی در صورت رعایت نکردن نکات ایمنی است.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *