FB&B: Побочный продукт пива поможет перерабатывать металлические отходы

Когда мы перерабатываем электронные устройства, которые больше не пригодны для работы, то рассчитываем максимально эффективно использовать драгоценные природные ресурсы, которые пошли на их создание.

Но всякие электронные штуки, такие как микросхемы и микропроцессоры, как известно, трудно перерабатывать, потому что трудно отделить различные металлы в отходах друг от друга. Теперь ученые нашли способ селективного улавливания металлов из отходов с помощью отработанных пивных дрожжей — побочного продукта производства пива, который идет на изготовление мармита. Мало того, дрожжи можно использовать повторно, что делает процесс еще более экологичным.

Электронные отходы трудно перерабатывать, потому что они очень неоднородны, — говорит д-р Клеменс Кремсер из Университета природных ресурсов и наук о жизни в Вене, автор-корреспондент 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.

Любить или ненавидеть

Для отделения металлов, входящих в состав электронных отходов, уже существует несколько вариантов, включая другие биосорбенты — биологические материалы, которые можно использовать для поглощения загрязнений. Однако все они имеют существенные недостатки. Например, химическое осаждение приводит к образованию загрязненного шлака, а биосахар — биосорбент, похожий на древесный уголь, — трудно отделить от сточных вод.

Поэтому ученые обратились к пивным дрожжам. Поскольку пивные дрожжи являются обычным побочным продуктом при варке пива, они дешевы и широко доступны. Это исследование было проведено при поддержке COMET (Competence Center for Excellent Technologies), австрийской программы по созданию центров компетенции.

Ученые приобрели 20 литров отработанных пивных дрожжей, отделили биомассу от остатков пивоварения и высушили ее. Электростатическое взаимодействие на поверхности дрожжей позволяет ионам металлов прилипать к этой поверхности — этот процесс называется адсорбцией. Изменение pH раствора изменяет эти взаимодействия, что может позволить дрожжам адсорбировать больше или меньше ионов металлов в зависимости от содержания раствора и конкретного pH.

Ученые решили протестировать дрожжевую биомассу на цинке, алюминии, меди и никеле — экономически важных металлах. Ученые тестировали раствор каждого металла при различных pH и температурах, чтобы определить, можно ли увеличить прочность взаимодействия и извлечь больше металла. Ученые также протестировали дрожжи на реальном потоке полиметаллических отходов.

Использование биомассы для извлечения металлов — не совсем новый процесс, но селективность процессов биосорбции является ключевым фактором для эффективного извлечения металлов из полиметаллических отходов, — говорит Анна Зибер, доктор философии из австрийского металлургического исследовательского центра K1-MET и первый автор статьи.

Мы продемонстрировали высокую степень извлечения металлов из сложного металлического раствора с помощью экологически чистой и дешевой биомассы. Дрожжевая биомасса считается безопасным организмом, а продемонстрированная возможность повторного использования биомассы делает этот подход экономически оправданным.

Сокращение, повторное использование, переработка

Ученые смогли извлечь более 50% алюминия, более 40% меди и более 70% цинка из металлических растворов. Из полиметаллических отходов, на которых испытывались дрожжи, было извлечено более 50% меди и более 90% цинка.

Изменение температуры относительно мало повлияло на эффективность, за исключением цинка, где оно повысило степень извлечения на 7,6%. Аналогично, регулировка pH оказала ограниченное влияние на большинство растворов металлов, за исключением алюминия, где она повысила эффективность извлечения на 16%.

Металлы могут быть удалены с поверхности дрожжей путем обработки кислотой и, таким образом, могут быть переработаны, — говорит Зибер.

Было бы интересно изучить потенциальные области применения этих восстановленных металлов.

Сами дрожжи также могут быть переработаны без существенного влияния на их способность извлекать металлы: ученые смогли использовать их пять раз для извлечения различных металлов.

Однако ученые предупреждают, что процесс извлечения металлов нуждается в проверке в гораздо более масштабных исследованиях в реальных условиях, прежде чем его можно будет применять в промышленных масштабах.

Процесс извлечения металлов в этом исследовании был оптимизирован для четырех металлов, — заключает Кремсер.

Концентрация потенциально мешающих ионов металлов была очень низкой в наших исходных растворах, но это важно учитывать при применении данного подхода к различным смешанным растворам металлов.

12.03.2024


Подписаться в Telegram



Экология

Ученые впервые количественно оценили пробелы в удалении углерода
Ученые впервые количественно оценили пробелы в удалении углерода

Новое исследование, проведенное Университетом ...

NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата

Виноград, выращиваемый для производства в...

Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии

Исследователи из Токийского столичного ун...

Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике
Лаборатория Sandia нашла новые подсказки о потеплении в Арктике

Арктика, ледяная корона Земли, переживает клим...

EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении
EHP: Изменение климата может повлиять на вес детей при рождении

Изменение климата может представлять большую о...

Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных
Natural Hazards: Смешанные леса защищают от цунами лучше монокультурных

Прибрежные леса в Японии преимущественно ...

PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата
PTRSB: Эволюция может помешать людям решить проблему изменения климата

Центральные особенности эволюции человека могу...

Ртуть в тропиках — скрытая опасность
Ртуть в тропиках — скрытая опасность

Неоново-зеленые капюшоны, бирюзовые брюшки, на...

Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов
Открыт 3D-материал, способный расщеплять стойкий загрязнитель водоемов

Бразильские исследователи протестировали фоток...

Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды
Physics of Fluids: Снежинки помогут ученым составлять прогноз погоды

В ходе исследования, которое может улучшить пр...

Ученые выяснили, как получить менее липкий лед
Ученые выяснили, как получить менее липкий лед

Готовясь к зиме многие американцы столкну...

Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны
Механические устройства для очистки водоемов от пластика ненадежны

Международная группа ученых предостерегла от&n...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
NatMat: Ученые из университета Райса нашли отличную альтернативу ферроэлектрикам
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Новости компаний, релизы

Ученые ТПУ выяснили, что заболевания ЦНС за последние 30 лет вышли на первое место по влиянию на здоровье населения
Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
В Петербурге снизилось количество разрушающих озоновый слой газов
Исследователи используют кантианскую модель рациональности для оценки этичности решений ИИ