Elektronik cihazlardan ya da maden atıklarından değerli metallerin geri kazanımı için büyük miktarlarda kimyasal kullanılır. Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden bilim insanları elektrik yardımıyla, kimyasal olmadan verimli bir şekilde değerli metal geri kazanımı yapabilecek bir molekül geliştirdi.
Yeni geliştirilen molekül reaksiyon basamaklarını azaltarak metal seçici bir şekilde ayrım yapabiliyor.
Kimya ve biyomoleküler mühendislik profesörü Xiao Su’nun liderliğindeki bu bulgular, ACS Energy Letters dergisinde yayınlandı.
Bu çalışma, Prof. Xiao Su’nun araştırma grubunun 2024 yılında elde ettiği bir ilerlemeye dayanıyor; söz konusu çalışma, elektronik atıklardan altın geri kazanımı için sürekli elektrokimyasal aracılığıyla sıvı-sıvı ekstraksiyon süreci (e-LLE) geliştirmişti. Bu sistem, metalleri ayırmak ve saflaştırmak için yaygın olarak kullanılan bir teknik olan sıvı-sıvı ekstraksiyonunda normalde gerekli olan asit ve bazların çoğunun elektrikle ikame edilebileceğini göstermişti. Ancak ekstraksiyon döngüsünü tamamlamak için hâlâ ek kimyasal reaktiflere ihtiyaç duyuluyordu.
Tek bir molekülle, kalan kimyasal adımlar ortadan kaldırılarak proses verimi arttırılıyor.
Yeni yaklaşım, ekstraksiyon molekülünün kendisini değiştirerek bu kalan gereksinimi ortadan kaldırıyor.
Araştırmacılar, metal iyonlarına seçici olarak bağlanabilen, kalıcı bir elektrik yükü taşıyabilen ve ekstraksiyon için kullanılan organik fazda çözünmüş halde kalabilen çok fonksiyonlu bir molekül tasarladılar. Molekül zaten yük taşıdığı için, elektrik, daha önce gerekli olan ara kimyasal reaktifler olmadan onu doğrudan kontrol edebiliyor.
“Yeni molekül, elektrolit görevi gören kalıcı bir yerleşik yüke sahiptir ve bu sayede sıvının elektrik akımını iletmesini sağlar, Redoks reaksiyonlarının kimyasallar yerine elektrikle yürütülmesini sağlayan da budur. Bu çalışma, endüstrinin gerçekleştirilmesi için büyük ölçüde kimyasal reaktiflere bağımlı olduğu bir ayırma sürecini tamamen elektrikle çalıştırıyor,” diyor açıkladı makalenin ortak yazarlarından doktora sonrası araştırmacı Deborah Schmitt.
Prof. Su, “Elektrokimyasal çözücü ekstraksiyonunu hayal ettiğimiz şekilde gerçekleştirebildiğimiz ilk kez bu şekilde gerçekleştirebiliyoruz. Moleküle yük veriyoruz, molekül metali bağlıyor, onu organik faza taşıyor ve ardından elektrik onu tekrar serbest bırakıyor,” diyor.
Elektrik, kimyasal kullanımını önemli ölçüde azaltıyor
Sürecin elektrikle yürütülmesi, kimyasal tüketimini bir ila iki mertebe azalttığı gibi, ekstraksiyon döngüsünü de basitleştiriyor. Ara reaktifleri elektrikle değiştirerek, sistem hem kimyasal atıkları hem de enerji tüketimini potansiyel olarak azaltabilir.
Laboratuvar testlerinde araştırmacılar, bu molekülü kullanarak elektronik atık sızıntı sularından – atılmış elektronik cihazlardan değerli metallerin çözünmesiyle oluşan çözeltiler – seçici bir şekilde altın geri kazandılar. Altın, ilk demonstrasyon olarak kullanıldı, ancak daha geniş kapsamlı hedef, diğer ayırma sorunları için elektriksel olarak aktif ekstraktanların oluşturulmasına rehberlik edebilecek moleküler tasarım ilkelerini belirlemekti.
Platform, diğer metalleri de hedef alabilir
Yüksek lisans öğrencisi ve makalenin ortak yazarı Aderiyike Aguda, “Bu sistem, kullanılmış otomotiv katalizörlerinden platin grubu metaller gibi birçok farklı değerli metali ve potansiyel olarak maden atıklarından veya diğer karmaşık hammaddelerden bir dizi kritik elementi seçici olarak geri kazanmak üzere uyarlanabilir. Elektrokimyasal platform büyük ölçüde aynı kaldığından, ekstraksiyon maddesinin kimyası, uygulamaya bağlı olarak farklı metalleri hedef alacak şekilde uyarlanabilir, “ diyor.
Araştırma, elektrikle tahrik edilen sıvı-sıvı ekstraksiyonu için bir çerçeve sunuyor; gelecekteki çalışmalar ise bu yaklaşımı endüstriyel uygulamalar için ölçeklendirmeye odaklanacak. Araştırmacılar ayrıca yeni ekstraktanların bulunmasını hızlandırmak için hesaplamalı modelleme ve yapay zeka kullanabilecek işbirlikleri arayışında olup, ek moleküler tasarımlar da geliştiriyorlar.
Prof. Su, “Bu çalışmadan gerçekten heyecan duyuyorum çünkü bu elektrokimyanın gerçekten ölçeklenebilir, atık miktarını en aza indiren ayırma yöntemleri sunabileceğini kanıtlamaya yönelik bir adım daha attığımızı gösteriyor. Kritik minerallere ve tedarik zincirlerine olan ilginin artmasıyla birlikte, bu çalışma metalleri daha temiz ve tamamen elektrikle çalışan bir şekilde nasıl geri kazanabileceğimizi yeniden düşünmemiz yönünde atılmış bir adımdır.”
Reference: “Direct Electrification of Liquid–Liquid Extraction by Imparting Fixed Charges onto Selective Redox Active Compounds” by Deborah Schmitt, Aderiyike Aguda and Xiao Su, 7 July 2026, ACS Energy Letters.
DOI: 10.1021/acsenergylett.6c01434
https://scitechdaily.com/this-new-molecule-could-transform-how-we-recover-gold-from-electronic-waste
