Las placas de circuitos que hay dentro de tu viejo teléfono pueden parecer inútiles y estar destinadas a la basura. Pero para un equipo de investigadores de la Universidad de Cornell, son un tesoro, literalmente. Dirigido por el investigador postdoctoral Amin Zadehnazari, el equipo ha revelado un gran avance en materia de reciclaje: un método libre de químicos para extraer la mayor parte del oro de los desechos electrónicos y utilizar el metal precioso recuperado para convertir el dióxido de carbono (CO2) en materiales orgánicos valiosos. Su enfoque ofrece una solución convincente a dos desafíos ambientales: la creciente montaña de productos electrónicos desechados y la necesidad urgente de mitigar las emisiones de CO2, un importante impulsor del cambio climático.
Oro, sin las desventajas tóxicas
Los desechos electrónicos son un problema que crece rápidamente. Para 2030, los desechos electrónicos globales podrían alcanzar los 80 millones de toneladas métricas anuales, de los cuales solo el 20% se recicla actualmente. Los métodos de reciclaje tradicionales para la extracción de oro implican productos químicos peligrosos como el cianuro. Sin embargo, el método de Zadehnazari elimina la necesidad de estos agentes tóxicos. En cambio, se basa en estructuras orgánicas covalentes (COF, por sus siglas en inglés), materiales porosos y cristalinos diseñados para capturar iones de oro con una precisión notable.
Utilizando bloques de construcción ricos en azufre, el equipo sintetizó una COF capaz de capturar selectivamente el 99,9 % del oro de las placas de circuitos desechadas, dejando atrás otros metales como el níquel y el cobre. Esta COF rica en azufre también ofrece durabilidad, ya que conserva su eficiencia incluso después de 16 ciclos de reutilización.
Cuando las COF se aplican a los desechos electrónicos (normalmente en forma de materiales de placas de circuitos disueltos), los iones de oro en la solución se adsorben en la superficie de la COF. Este proceso, conocido como adsorción química, implica la unión de los iones de oro a los átomos de azufre en la COF.
“Saber cuánto oro y otros metales preciosos se utilizan en este tipo de dispositivos electrónicos, y poder recuperarlos de una manera que permita capturar selectivamente el metal que se desea (en este caso, el oro), es muy importante”, explicó Alireza Abbaspourrad, coautor del estudio y asesor de Zadehnazari.
Convertir los residuos en una doble ganancia
La innovación no se detiene en la recuperación del oro. Una vez cargados con oro, los COF actúan también como catalizadores para convertir el CO2 en sustancias químicas orgánicas, un proceso llamado carboxilación. A temperaturas relativamente bajas y a presión ambiental de CO2, este método produce materiales que se pueden utilizar en aplicaciones industriales y comerciales.
“Al transformar el CO2 en materiales de valor añadido, no solo reducimos las demandas de eliminación de residuos, sino que también ofrecemos beneficios ambientales y prácticos”, dijo Zadehnazari. “Es una especie de beneficio mutuo para el medio ambiente”.
Una mina de oro de posibilidades
El valor de esta innovación se hace evidente cuando se consideran los números. Una tonelada de desechos electrónicos contiene al menos 10 veces más oro que una tonelada de mineral extraído. Pensemos en esto por un momento. Y, dado que los programas de reciclaje de desechos electrónicos en muchos estados de EE. UU. enfrentan desafíos, desde altos costos hasta contaminación química, el método basado en COF de Zadehnazari podría proporcionar una renovación muy necesaria.
Los defensores argumentan que la extracción de metales preciosos de dispositivos electrónicos viejos no solo es más ecológica sino también más eficiente que la minería tradicional. Sin embargo, los programas existentes a menudo se quedan cortos debido a los procesos que requieren un uso intensivo de energía, algo que esta investigación puede abordar.
Si bien el método de utilizar estructuras orgánicas covalentes (COF) como TTF-COF es muy eficiente para capturar iones de oro de los desechos electrónicos, tiene limitaciones. El oro recuperado de la solución está unido químicamente a los sitios ricos en azufre en la COF. Esto significa que el oro no está en una forma metálica libre, sino que está incrustado como nanopartículas o estabilizado químicamente dentro de la matriz de COF. Para recuperar el oro puro se requiere un paso adicional de desorción o reducción, que no se analizó en profundidad en términos de escalabilidad o impacto ambiental en el estudio.
El estudio menciona que la tiourea o reactivos similares pueden desorber el oro; casi el 98% del oro se puede recuperar en dichos procesos. Sin embargo, la eficiencia de este paso de desorción puede variar en condiciones reales, y los reactivos necesarios pueden presentar sus propios problemas ambientales y de costos. A medida que los desechos electrónicos se acumulan y los niveles de CO2 aumentan, soluciones como esta podrían convertir la basura de ayer en el tesoro de mañana, con beneficios que se extenderían mucho más allá del laboratorio.
Los hallazgos se publicaron en la revista Nature Communications.
Fuente: ZME Science.
