Рэйко Мацусита / Шинта Ватанабэ
Золото и некоторые другие драгоценные металлы являются ключевыми компонентами компьютерных микросхем, в том числе используемых в бытовой электронике, например, в смартфонах. Но восстановить и переработать эти металлы из электронных отходов может быть сложно. Согласно недавней статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, японские исследователи обнаружили, что широко используемый художниками пигмент под названием «берлинская лазурь» может извлекать золото и металлы платиновой группы из электронных отходов гораздо эффективнее, чем обычные абсорбенты на биологической основе.
«Количество золота, содержащееся в одной тонне мобильных телефонов, составляет 300–400 граммов, что в 10–80 раз больше, чем в одной тонне природной руды», — пишут авторы. «С другими элементами ситуация аналогичная. Следовательно, извлечение этих драгоценных элементов из электронных отходов намного эффективнее и продуктивнее по сравнению с их сбором из природной руды».
Берлинская лазурь — первый современный синтетический пигмент. Конечно, когда-то существовал пигмент, известный как египетский синий, который использовался в Древнем Египте на протяжении тысячелетий; римляне называли его caeruleum. Но после того, как Римская империя рухнула, пигмент почти не использовался, и в конце концов секрет его изготовления был утерян. (С тех пор ученые придумали, как воссоздать этот процесс.) Поэтому до того, как была открыта берлинская лазурь, художникам приходилось использовать краситель индиго, смальту или дорогой ультрамарин, сделанный из лазурита, для получения глубоких синих оттенков.
Считается, что берлинская лазурь была впервые случайно синтезирована берлинским мастером красок по имени Иоганн Якоб Дисбах примерно в 1706 году. Дисбах пытался создать красный пигмент, для чего смешивал поташ, сульфат железа и высушенную кошениль. Но поташ, который он использовал, был, по-видимому, испорчен кровью — можно предположить, что это от пореза пальца или подобной незначительной травмы. В результате реакции образовался характерный ферроцианид железа синего оттенка, который в конечном итоге стал называться берлинской лазурью (или берлинской лазурью).
Самая ранняя известная картина с использованием берлинской лазури в настоящее время принадлежит Питеру ван ден Верффу. Погребение Христа (1709 г.), но рецепт был опубликован в 1734 г., и вскоре берлинская лазурь получила широкое распространение среди художников. Знаменитое произведение Хокусая, Большая волна у Канагавыявляется одной из самых известных работ с использованием пигмента, наряду с картиной Винсента Ван Гога. Звездная ночь и многие картины из «Голубого периода» Пабло Пикассо.
У пигмента есть и другие применения. Он часто используется для лечения отравления тяжелыми металлами таллием или радиоактивным цезием, потому что его решетчатая сетчатая структура, похожая на тренажерный зал в джунглях, может улавливать ионы металлов из этих металлов и предотвращать их поглощение организмом. Берлинская лазурь помогла удалить цезий из почвы вокруг электростанции Фукусима после цунами 2011 года. Наночастицы берлинской лазури используются в некоторых косметических средствах, а патологоанатомы используют их в качестве красителя для обнаружения железа, например, в образцах биопсии костного мозга.
Так что это очень полезное вещество, поэтому японские авторы этой последней статьи решили изучить другие потенциальные практические применения. Они проанализировали, как берлинская лазурь поглощает многовалентные металлы, такие как платина, рутений, родий, молибден, осмий и палладий, с помощью рентгеновской и ультрафиолетовой спектроскопии. Они были удивлены тем, насколько хорошо пигмент сохранил свою структуру спортивного зала джунглей, заменяя ионы железа в каркасе — секрет его впечатляющей эффективности поглощения по сравнению с абсорбентами на биологической основе. Это отличная новость для переработки электронных отходов.
По мнению авторов, берлинская лазурь также может решить одну из проблем утилизации ядерных отходов. Текущая практика включает преобразование радиоактивных жидких отходов в стеклообразное состояние на заводе по переработке перед захоронением. А вот металлы платиновой группы могут скапливаться на стенках плавильных печей, вызывая в итоге неравномерное распределение тепла. Таким образом, расплавители необходимо промывать после каждого использования, что, в свою очередь, увеличивает затраты. Берлинская лазурь могла удалить эти отложения без необходимости промывки расплавителей после каждого использования.
DOI: Scientific Reports, 2022. 10.1038/s41598-022-08838-1 (О DOI).
