'Đào vàng' từ rác thải công nghệ

Giới khoa học công bố kết quả những nghiên cứu 'thu hồi' vàng trong rác thải công nghệ đến bất ngờ. Cứ 1 tấn smartphone rác, người ta sẽ thu được khoảng 350 gam vàng.

Có khá nhiều phương pháp để chiết xuất vàng như kết tủa, trao đổi ion, chiết dung môi. Nhưng các phương pháp này phải dùng hóa chất độc hại và phần phụ phẩm còn lại sau khi đã tách được vàng cũng là chất thải độc hại.

Giới khoa học vẫn không ngừng tìm kiếm cách phân tách vàng lẫn trong các vật chất khác hiệu quả, an toàn và ít ô nhiễm nhất.

Vàng... khắp nơi

Nhưng tại sao lại phải tìm phương pháp thu vàng khác ngoài việc khai thác quặng vàng? Câu trả lời là thứ kim loại quý hiếm này thật ra đang có ở khắp nơi quanh ta. "Mỏ vàng" tiềm năng nhất ngày nay chính là rác thải điện tử, đặc biệt là laptop, smartphone và máy ảnh kỹ thuật số.

Cứ 1 tấn smartphone rác, người ta sẽ thu được khoảng 350 gam vàng.

Nhờ tính dẫn điện cao và khả năng chống oxy hóa, ăn mòn trong các môi trường khác nhau, vàng không chỉ dùng làm trang sức mà còn dùng để tạo bo mạch, vi mạch (IC) và mối nối (connector) dùng cho các thiết bị điện tử.

Các connector làm bằng vàng sẽ truyền dữ liệu số nhanh và chính xác hơn kim loại khác. Với máy tính, vàng được dùng trong các mạch điện tử tạo thành bộ vi xử lý trung tâm (CPU), tức bộ não của máy tính.

Theo Cao ủy về môi trường của Liên Hiệp Quốc năm 2014, cứ 41 smartphone thì thu được 1 gam vàng. Riêng một chiếc iPhone chứa khoảng 0,034 gam vàng và 0,34 gam bạc. Federico Magalini, chuyên gia về rác thải điện tử và giám đốc điều hành Công ty tái chế e-waste Sofies (Anh), từng đưa ra con số đáng ngạc nhiên: số lượng vàng trong 1 tấn smartphone nhiều gấp 70 lần trữ lượng một mỏ vàng thông thường.

Trong bài phỏng vấn với The Verge, Magalini cho biết hàm lượng vàng trung bình trong 1 tấn vật chất bất kỳ là 0,5g. Con số này đối với mỏ vàng cao hơn nhiều, "cứ 1 tấn vật chất đào được thì lọc được 5-6 gam vàng".

Tuy lượng vàng trong một chiếc điện thoại chẳng đáng là bao, nhưng với 1 tấn smartphone, ta sẽ thu được khoảng 350 gam vàng, tức cao gấp 70 lần mức trung bình ở mỏ vàng, theo Magalini. "Vì thế chúng tôi cho rằng phân tách vàng từ rác thải điện tử thì hiệu quả hơn (khai mỏ) vì hàm lượng vàng tập trung rất cao" - Magalini khẳng định.

Còn một "mỏ vàng" khổng lồ khác nhưng việc thu hồi không hề đơn giản: đại dương bao la. Theo Cơ quan Quản lý khí quyển và đại dương quốc gia thuộc Bộ Thương mại Hoa Kỳ, một nghiên cứu đã ước tính cứ 100 triệu tấn nước biển ở Đại Tây Dương và Bắc Thái Bình Dương có lẫn một 1 gam vàng.

Trang Big Think đưa ra con số ước lượng khoảng 20 triệu tấn vàng trong đại dương. Thậm chí theo một báo cáo đăng trên tạp chí Environmental Science & Technology hồi tháng 10-2017, hàng năm một lượng vàng trị giá 1,8 triệu USD đều trôi tuột qua hệ thống cống ở Thụy Sĩ.

Nguyên nhân có thể là vì Thụy Sĩ có nhiều nhà máy tinh luyện vàng. Tuy nhiên, theo tờ Washington Post, các nhà khoa học cho rằng hàm lượng vàng lẫn trong nước thải như thế là chưa đủ cao để đáng đầu tư thu hồi chúng.

Một trong các phương pháp phân tách vàng mới và cho thấy nhiều tiềm năng là dùng một miếng "bọt biển" đặc biệt (giống miếng rửa chén) để "hút" vàng trong môi trường chất lỏng.

Theo nghiên cứu đăng trên tập san của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ ngày 3-11, phương pháp này được cho là hiệu quả nhất từ trước đến nay để phân tách vàng từ chất lỏng. Nhớ lại câu chuyện lượng vàng tìm thấy trong nước cống ngầm ở Thụy Sĩ để thấy phương pháp này có thể hữu dụng đến đâu.

Đầu tiên các nhà nghiên cứu làm một bộ khung làm từ hợp chất kim loại - hữu cơ, gồm các ion sắt nối với nhau bởi một "bộ xương" là hợp chất 1,3,5-benzenetricarboxylate, sau đó bọc bộ khung này vào một lớp polymer có tên là PpDA. Chính lớp áo này sẽ giúp tóm gọn các phân tử vàng "đi lạc" trong dung dịch cần "đãi vàng".

Trang Big Think mô tả công cụ này giống như miếng bọt biển dùng để rửa chén, nhưng nó không thấm hút xà phòng hay nước, mà là hút và giữ vàng. Tương lai đầy hào hứng: nhúng ‘miếng bọt biển’ (màu tím) vào dung dịch có lẫn vàng để "thu gom" kim loại quý dễ dàng.

"Miếng bọt biển hút vàng".

Phương pháp này được cho là hiệu quả hơn các sản phẩm tương tự trước đó. Các nhà nghiên cứu cho biết khi nhúng vào dung dịch, mỗi gam trọng lượng của miếng bọt biển đặc biệt này sẽ hút được 1 gam vàng. Điều đặc biệt là nó có thể "bắt" được 99% lượng vàng có trong dung dịch bất kỳ trong vòng chỉ 2 phút.

Sau khi đã hút đầy vàng, miếng bọt biển sẽ bị phân hủy bằng axit clohydric để thu được kết quả cuối cùng: vàng.

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm phương pháp này trong nhiều tình huống thực tế khác nhau, trong đó có việc thu hồi vàng trong rác thải điện tử, một trong những ứng dụng thiết thực nhất.

Trong thí nghiệm của mình, các nhà nghiên cứu tách các thành phần kim loại gồm đồng, kền và vàng trong bộ vi xử lý máy tính ra và hòa nó với một số hóa chất để tạo thành một dung dịch lỏng.

Bài toán ở đây là làm sao "miếng bọt biển" đặc biệt này chỉ hấp thụ vàng trong dung dịch có lẫn ba kim loại khác nhau này. Điều kinh ngạc là kết quả thực nghiệm cho thấy "miếng bọt biển" có thể thu được 95% lượng vàng có trong dung dịch nói trên.

Vì đã "biết tiếng" loại nước cống có lẫn vàng ở Thụy Sĩ, nhóm nghiên cứu cũng áp dụng công trình của mình vào đó, cuối cùng thu được 99% vàng lẫn trong số nước thải này. Kết quả thí nghiệm với nước biển cũng thu được 99% lượng vàng có trong mẫu thử nghiệm.

Big Think nhận xét các kết quả khả quan này cho thấy tiềm năng của phương pháp "hút vàng bằng bọt biển" đối với nước thải, vốn có lẫn nhiều chất khác nhau và chưa có bộ lọc nào có thể chỉ giữ lại vàng và "cho qua" các tạp chất khác.

"Khai mỏ" ngay trong đô thị Sẽ rất lãng phí nếu không tận dụng lại số kim loại có trong rác thải điện tử. Trên thực tế đã xuất hiện xu hướng urban mining, tức "khai mỏ ngay trong đô thị", hay nói đúng hơn là đầu tư khai thác kim loại từ rác thải điện tử ở địa phương. BBC nhận định urban mining hoàn toàn có thể trở thành "một ngành kinh doanh lớn" và lấy ví dụ cơ sở chuyên phân tách kim loại từ thiết bị điện tử thuộc Đại học New South Wales (UNSW) do giáo sư do Veena Sahajwalla phụ trách. Trả lời phỏng vấn BBC hồi tháng 8, Sahajwalla tự tin cơ sở này sẽ bắt đầu đạt lợi nhuận trong vòng 2-3 năm tới. "Phân tách kim loại từ rác thải điện tử vừa có lợi ích kinh tế, xã hội lẫn môi trường" - nữ giáo sư nói, ngụ ý việc urban mining cũng tạo thêm việc làm cho lao động địa phương. Một nghiên cứu do Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc) và Đại học Macquarie (Úc) đồng thực hiện cho thấy chi phí để khai thác kim loại từ rác thải điện tử cũng thấp hơn khai mỏ đến 13 lần, theo số liệu do BBC dẫn lại. "Vì thế, khai thác kim loại từ rác thải điện tử có tiềm năng trở thành ngành kinh doanh sinh lời cao" - giáo sư John Mathews (Đại học Macquarie) nhận xét. Nhu cầu cho urban mining rất lớn, do lẽ lượng rác thải điện tử sinh ra mỗi năm ngày càng tăng. Theo số liệu của Liên minh viễn thông quốc tế - một cơ quan của Liên Hiệp Quốc, ước tính có khoảng 45 triệu tấn rác thải điện tử được vứt đi năm 2016, và con số này dự kiến tăng lên 50 triệu tấn vào năm 2021. Urban mining còn có một lợi ích khác là khi đã có thể tái sử dụng kim loại từ rác thải điện tử, nghĩa là giảm nhu cầu khai thác chúng trong tự nhiên, từ đó tránh cạn kiệt tài nguyên.