Побочный продукт производства пива можно использовать для переработки электронных отходов

Когда мы перерабатываем электронные устройства, которые больше не можем использовать, мы рассчитываем максимально эффективно применять драгоценные природные ресурсы, которые идут на их создание. Однако электронные отходы, как известно, трудно перерабатывать, поскольку трудно отделить различные металлы в отходах друг от друга. Ученые теперь нашли способ избирательного улавливания металлов из потока отходов с помощью отработанных пивных дрожжей, того же побочного продукта пива. Мало того: дрожжи можно использовать повторно, что делает процесс еще более экологичным.

«Электронные отходы трудно перерабатывать, потому что они очень неоднородны», — сказал доктор Клеменс Кремсер из Венского университета природных ресурсов и наук о жизни, автор статьи в журнале Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . «Получение металлов в растворе — это первый шаг, но селективное извлечение металлов остается сложной задачей. По сравнению с такими процессами, как химическое осаждение, биосорбция с использованием отработанных пивных дрожжей представляет собой дешевый и экологически чистый подход».

Уже существует несколько вариантов разделения различных металлических компонентов электронных отходов, включая другие биосорбенты – биологические материалы, которые можно использовать для поглощения загрязнений. Однако все они имеют существенные недостатки. Например, в результате химического осаждения образуется загрязненный шлак, а биоуголь – биосорбент, похожий на древесный уголь – трудно отделить от сточных вод. 

Поскольку остатки пивных дрожжей являются распространенным побочным продуктом пивоварения, они дешевы и широко доступны. Это исследование было поддержано COMET (Центр компетенции по передовым технологиям).

Ученые приобрели 20 литров отработанных пивных дрожжей, отделили биомассу от остатков пивоварения и высушили. Электростатические взаимодействия на поверхности дрожжей позволяют ионам металлов прилипать к этой поверхности – процесс, называемый адсорбцией. Изменение pH этого раствора изменяет взаимодействия, что может позволить дрожжам адсорбировать больше или разные ионы металлов, в зависимости от содержания раствора и конкретного pH. 

Ученые решили проверить биомассу дрожжей на наличие экономически важных металлов, таких как цинк, алюминий, медь и никель. Ученые протестировали каждый раствор металла при различных значениях pH и температурах, чтобы оценить, можно ли увеличить силу взаимодействия и извлечь больше металла. Ученые также протестировали дрожжи на реальном потоке полиметаллических отходов.

«Использование биомассы отходов для восстановления металлов не является совершенно новым процессом, но селективность процессов биосорбции является ключевым фактором для эффективного извлечения металлов из потоков полиметаллических отходов», - сказала Анна Зибер, научный сотрудник K1-MET, австрийского металлургического исследовательского центра. и первый автор статьи. «Мы продемонстрировали высокие показатели извлечения металлов из сложного раствора металлов с использованием экологически чистой и дешевой биомассы. Дрожжевая биомасса считается безопасным организмом, а продемонстрированная возможность повторного использования биомассы делает этот подход экономически целесообразным».

Ученым удалось извлечь из растворов исследуемых металлов более 50 процентов алюминия, более 40 процентов меди и более 70 процентов цинка. Более 50 процентов меди и более 90 процентов цинка были извлечены из полиметаллических отходов, на которых они тестировали дрожжи. 

Изменение температуры оказало относительно небольшое влияние на эффективность, за исключением цинка, где оно увеличило степень извлечения на 7,6 процента. Аналогично, регулирование pH оказало ограниченное влияние на большинство растворов металлов, за исключением алюминия, где оно повысило эффективность восстановления на 16 процентов.

«Металлы могут быть удалены с поверхности дрожжей посредством обработки кислотой и, таким образом, могут быть переработаны», — сказал Зибер. «Было бы интересно изучить потенциальное применение этих восстановленных металлов».

Сами дрожжи также можно было бы переработать, не сильно повлияв на их способность восстанавливать металл: ученые смогли использовать их пять раз для восстановления различных металлов. 

Тем не менее, ученые предупреждают, что процесс восстановления металлов нуждается в гораздо более масштабных исследованиях в реальных условиях, прежде чем его можно будет реализовать в промышленном масштабе. 

«Процесс удаления металла в этом исследовании был оптимизирован для четырех рассматриваемых металлов», — сказал Кремсер. «Концентрация потенциально мешающих ионов металлов была очень низкой в ​​наших исходных растворах, но это важно учитывать при применении этого подхода к различным смешанным растворам металлов».

Источник: https://www.recyclingproductnews.com/article/41524/beer-by-product-could-be-used-to-recycle-electronic-waste