Вы когда-нибудь задумывались, сколько золота скрывается в старом мобильном телефоне или вышедшем из строя ноутбуке? Оказывается, немало. И речь не только о драгоценном металле как таковом. Ученые нашли способ превращать эти залежи электронного мусора в нечто гораздо более ценное: в катализаторы для «зелёной» химии. Звучит как научная фантастика? Позвольте объяснить.
Городская добыча: не просто модный тренд
Золото — один из самых востребованных природных ресурсов, от ювелирных украшений до электроники. Но добыча золота традиционным способом, из рудников, сопряжена с огромным вредом для окружающей среды. Именно поэтому в последние годы всё большую популярность набирает «городская добыча» — переработка электронных отходов. Около 25% мирового золота уже получают таким путём. Это и экологичнее, и экономически выгодно.
Проблема в том, что извлечение золота из электронного мусора — сложный процесс, требующий использования химических веществ, которые сами по себе не очень-то и «зелёные». Но исследователи сделали большой шаг вперёд. Они разработали метод, позволяющий не просто извлекать золото, а превращать его в мощный инструмент для «чистой» химии.
Химия на молекулярном уровне: как это работает?
Учёные синтезировали два новых материала — так называемых ковалентных органических каркаса (KOK) на основе тетразина. Это, если можно так выразиться, молекулярные «губки», которые обладают способностью избирательно «всасывать» ионы золота. Названия у них довольно заковыристые: TTF-COF и TPE-COF.
TTF-COF, как оказалось, обладает особенно высокой адсорбционной способностью: он способен «захватывать» 99% золота из раствора, при этом практически не реагируя на другие металлы, такие как медь и никель, присутствующие в электронных отходах. Представляете, насколько это удобно: не нужно тратить ресурсы на разделение сложных смесей, как при традиционной переработке.
Но самое интересное начинается потом. Эти KOK, насыщенные золотом, начинают работать как катализаторы. То есть, они ускоряют химические реакции, при этом сами в них не участвуя. А что катализируют? Карбоксилирование терминальных алкинов, если говорить научным языком. А по-простому — они превращают углекислый газ в ценные химические соединения, например, пропиоловые кислоты. И это не просто замена вредного процесса, а еще и способ утилизации углекислого газа, который считается одной из основных причин изменения климата.
Повторное использование: экологичность в квадрате
Эти новые материалы-катализаторы не только эффективны, но и обладают важным качеством: их можно использовать повторно. По результатам исследований, они выдерживают по меньшей мере шесть циклов «захват золота — катализ» без потери активности. Это делает процесс ещё более экономичным и экологичным, потому что уменьшается объём отходов и потребность в синтезе новых материалов.
Больше, чем просто переработка
Разработка новых ковалентных органических каркасов с их уникальными свойствами открывает путь к созданию «зеленых» катализаторов нового поколения. Это не просто решение проблемы электронного мусора, но и вклад в развитие устойчивой химии, которая поможет нам сократить вредное воздействие промышленности на окружающую среду. Возможно, именно так, шаг за шагом, мы сможем превратить отходы в ценные ресурсы и построить более экологичное будущее.
Читайте нас: