Когда телефоны и компьютеры отправляют на переработку, вместе с ними часто выбрасывают крошечные, но ценные частицы металлов. Казалось бы, что там — немного кобальта, никеля или лития? Но если сложить все эти потери, цифры окажутся огромными. Проблема в том, что добывать эти металлы из старых устройств сложно: приходится использовать агрессивные химикаты и тратить много энергии.

Ученые из Питтсбургского университета нашли способ делать это проще и экологичнее. Оказалось, что белок ферритин может вытягивать нужные металлы из раствора, почти как магнит. Мэн Ван, доцент кафедры экологической инженерии, провел эксперименты и доказал: если добавить ферритин в смесь кобальта, никеля и лития, он выберет именно кобальт, оставив остальные металлы в растворе.

Результаты опубликованы в издании Environmental Science & Technology Letters.

В 2019 году в США выбросили почти 7 миллионов тонн электроники, но переработали лишь 15% ценных металлов — меньше, чем в среднем по миру (17%). А ведь эти металлы стоят около 7 миллиардов долларов. Если их извлекать, можно снизить зависимость от добычи ископаемых.

Ферритин — это белок с пористыми стенками, внутри которого есть полость. Такие белки называют «наноклетками»: они умеют захватывать мелкие частицы. Ученые уже пробовали использовать другой белок — ланмодулин — для извлечения редкоземельных металлов. Ван решил проверить, справится ли ферритин с кобальтом, никелем и литием.

Оказалось, что внутри ферритина — сильный отрицательный заряд, который притягивает положительно заряженные ионы металлов. Кобальт (+2) и никель (+2) он «ловит» отлично, а литий (+1) почти не трогает. Это идеально: кобальт и никель выпадают в осадок, а литий остается в растворе, и его потом легко извлечь.

Сейчас для переработки используют токсичные растворители, а метод с ферритином работает в нейтральной среде, без вредной химии. Но пока непонятно, почему ферритин лучше связывается с кобальтом, чем с никелем. Если разобраться, можно создать две версии белка — одну для кобальта, другую для никеля. Тогда процесс станет еще эффективнее.

Этот метод может изменить подход к переработке электроники. Сейчас ценные металлы часто не извлекают, потому что это дорого и вредно для экологии. Ферритин решает обе проблемы: он дешевле химических методов и не требует опасных реагентов. Если технологию масштабировать, можно снизить себестоимость аккумуляторов и уменьшить зависимость от добычи ископаемых. Особенно важно это для кобальта, который добывают в Конго в условиях, критикуемых за нарушения прав человека.

Пока метод тестировали только в лаборатории на очищенных растворах. В реальности электронный лом содержит десятки примесей — от меди до свинца. Неясно, как ферритин поведет себя в таких условиях: возможно, его селективность снизится или белок деградирует. Кроме того, производство ферритина в промышленных масштабах может оказаться дороже, чем кажется.

Ранкее ученые открыли безопасный способ добычи золота из отходов.