舊手機(jī)里“煉”黃金？科學(xué)家用泳池消毒粉搞定了！

“收手機(jī)！舊手機(jī)、壞手機(jī)，換刀、換剪子啦！”

這樣的吆喝聲，是否也曾回蕩在你童年的大街小巷？不過(guò)，即使是看似無(wú)用的廢舊手機(jī)，其真實(shí)價(jià)值可能也遠(yuǎn)超我們想象，論“含金量”，甚至超過(guò)了許多天然金礦。

是的，你手機(jī)里的芯片、電路板上的確藏著黃金。但是，要想將它們從中安全、低成本地分離出來(lái)，始終是個(gè)世界級(jí)的難題，讓這筆“寶藏”難以變現(xiàn)。

廢舊手機(jī)（圖源：PHYS.ORG）

如今，一項(xiàng)來(lái)自澳大利亞弗林德斯大學(xué)的研究或許能打破這一困局。科學(xué)家們?cè)凇蹲匀弧た沙掷m(xù)發(fā)展》（Nature Sustainability）上發(fā)表成果，提出了一套安全、低成本的“綠色煉金術(shù)”，能輕松地從電子垃圾中“洗”出黃金。

我們?yōu)槭裁捶且獜呐f手機(jī)里“淘金”？背后的故事，比你想象的更值得一聽(tīng)。

01沉睡在垃圾堆中的“城市金礦”

我們生活在一個(gè)電子設(shè)備瘋狂迭代的時(shí)代：手機(jī)一年一換，家電三五年一更，智能手表、藍(lán)牙耳機(jī)、平板電腦更是層出不窮。

它們?cè)谖覀兩钪酗L(fēng)風(fēng)火火地“登場(chǎng)”，也在更新?lián)Q代中悄無(wú)聲息地“謝幕”——成為一件件看似無(wú)用的電子垃圾。

2024年我國(guó)電器電子產(chǎn)品理論報(bào)廢量 （圖源：中國(guó)廢棄電器電子產(chǎn)品回收處理及綜合利用行業(yè)白皮書(shū)2024版）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年淘汰的電子電器產(chǎn)品已超過(guò)10億臺(tái)，總重量超過(guò)1000萬(wàn)噸。而這些“廢品”，其實(shí)都是貨真價(jià)實(shí)的“城市礦山”：

一噸廢手機(jī)中，平均能提取400克黃金、2300克銀、100多千克銅；

芯片、電路板、焊接點(diǎn)上的金屬材料，個(gè)個(gè)都價(jià)值不菲，從智能設(shè)備到航空航天，黃金作為高穩(wěn)定性導(dǎo)電材料，幾乎無(wú)可替代；

芯片、主板中常含有金、銅等貴金屬（圖源：Syced|Wikimedia Commons）

但現(xiàn)實(shí)是——很多電子垃圾要么被隨手丟棄，要么流入灰色回收市場(chǎng)，非正規(guī)拆解、焚燒、酸洗污染環(huán)境，金屬卻沒(méi)能好好提出來(lái)。

在全球范圍內(nèi)也一樣：據(jù)聯(lián)合國(guó)《全球電子廢棄物監(jiān)測(cè)報(bào)告》（GEM）顯示，2022年，電子垃圾產(chǎn)量高達(dá)6200萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2030年將突破8200萬(wàn)噸，而正規(guī)回收率僅有22.3%。這意味著，我們正在制造史無(wú)前例的“金屬浪費(fèi)”。

6200噸垃圾相當(dāng)于155萬(wàn)輛40噸重的卡車，首尾相連，足以繞赤道一圈 （圖源：《全球電子廢棄物監(jiān)測(cè)報(bào)告》第四版）

我們不是缺金子，而是無(wú)可奈何地把金子扔進(jìn)了垃圾堆。

02煉金術(shù)的“痛”與“毒”

盡管黃金如此重要，我們卻始終未能有效回收。原因之一，是提煉黃金的方式，常常“危險(xiǎn)而野蠻”。

超過(guò)80%的大型金礦使用劇毒的氰化物來(lái)熔解礦石中的黃金。盡管有嚴(yán)格監(jiān)管，但氰化物泄漏、尾礦庫(kù)潰壩等事故風(fēng)險(xiǎn)始終是懸在生態(tài)環(huán)境頭頂?shù)睦麆Α?/p>

大型煉金廠（圖源：Metso）

而在非洲、南美、東南亞的一些貧困地區(qū)，數(shù)百萬(wàn)小型礦工還在使用“汞齊法”提金：把金礦粉與汞混合攪拌，汞能夠熔解金，形成金汞齊，也就是金汞合金，之后加熱，使汞揮發(fā)，黃金留下。

水銀冶金（圖源：Stabroek News）

這是全球汞污染的第一來(lái)源，不只是污染土地和水源，更直接威脅到礦工本人和周圍社區(qū)的健康。目前，許多國(guó)家已禁止使用汞來(lái)提取黃金。

中國(guó)古代就有用水銀冶金的方法（圖源：《天工開(kāi)物》）

這也是為什么，科學(xué)家、環(huán)保組織乃至聯(lián)合國(guó)都在呼吁：我們需要一種新的黃金提取方式，既能滿足現(xiàn)代工業(yè)的需求，也不再以污染和傷害為代價(jià)。

03泳池消毒劑+“撈金”聚合物：一套環(huán)保“洗金術(shù)”

為尋找一種更安全、可持續(xù)的黃金提取方式，澳大利亞弗林德斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)從源頭出發(fā)，重新審視提金過(guò)程中每一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。他們的目光，最終鎖定在了一種我們?cè)偈煜げ贿^(guò)的化學(xué)品上：三氯異氰尿酸（TCCA）。

三氯異氰尿酸分子（圖源：Capaccio|Wikimeida Commons）

如果你覺(jué)得這個(gè)名字拗口，那它的俗稱你一定聽(tīng)過(guò)——“氯霸”“泳池消毒粉”。它被廣泛用于凈化水質(zhì)，殺滅細(xì)菌。

三氯異氰尿酸常用于泳池消毒（圖源：Aquavet SA）

科學(xué)家們通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種消毒粉與普通鹽水性質(zhì)相近的溴化鈉水溶液混合時(shí)，就能把黃金從電子垃圾中“洗”出來(lái)，變成水溶狀態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，沒(méi)有刺鼻的酸霧，沒(méi)有劇毒的氰化物，一切都在常溫常壓下平靜地進(jìn)行。

不過(guò)，黃金被“請(qǐng)”進(jìn)了水里，但溶液中還有銅、鐵、鎳等一大堆“狐朋狗友”。如何把黃金這位“貴客”請(qǐng)出來(lái)？

針對(duì)初級(jí)與次級(jí)金源的無(wú)汞無(wú)氰黃金回收集成方法 （圖源：Flinders University）

為此，團(tuán)隊(duì)打造了第二件法寶：一種新型高選擇性的聚合物吸附劑。

這個(gè)材料由硫元素為主要原料合成，使用它不但成本低廉，還能幫助消化工業(yè)廢料。

這款“撈金聚合物”能夠精準(zhǔn)捕捉溶液中的金離子，最終可以得到純度超過(guò)99%的黃金，而對(duì)其他金屬的吸附率則低得可以忽略不計(jì)。

電子顯微鏡和能譜分析顯示，黃金均勻分布在吸附劑表面各處 （圖源：Flinders University）

如果故事止步于此，已足夠令人驚嘆。但研究團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)遠(yuǎn)不止于此。他們?cè)O(shè)計(jì)的吸附劑不僅能夠高效提取黃金，在使用后還能通過(guò)光照實(shí)現(xiàn)“逆向解構(gòu)”，還原為原始單體材料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用。

同時(shí)，整個(gè)提金過(guò)程所用的水和化學(xué)品也可回收重復(fù)使用，構(gòu)建出一個(gè)真正閉環(huán)的綠色工藝流程。

該實(shí)驗(yàn)成功從約30克廢棄電腦內(nèi)存條的濃縮物中，提煉出了一塊重達(dá)3.34克、純度高達(dá)99.9%的黃金（圖源：Flinders University）

更妙的是，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在多種材料上進(jìn)行驗(yàn)證，包括：金礦石、廢舊電腦電路板、實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的含金廢液等，而且不需要高壓高溫——意味著未來(lái)不僅適合工業(yè)應(yīng)用，也有希望進(jìn)入社區(qū)回收體系，真正落地。

04意義遠(yuǎn)不止“洗出黃金”那么簡(jiǎn)單

目前，這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，距離規(guī)模化應(yīng)用尚有不小的距離，但它已為我們提供了一種全新的可能：在不破壞環(huán)境、不危害健康的前提下，重塑人類獲取稀貴資源的方式。

過(guò)去，提煉黃金常被視為一項(xiàng)高污染、高代價(jià)的行為。而如今，科學(xué)家們正用化學(xué)的溫和之道，回應(yīng)著技術(shù)與倫理的雙重挑戰(zhàn)。

也許未來(lái)某一天，我們真的可以做到：讓黃金不再出自深山，而來(lái)自身邊——來(lái)自你抽屜里的那部舊手機(jī)。

作者：劉若冰

審核：薛斌 上海海洋大學(xué)副教授，中國(guó)化學(xué)會(huì)《化學(xué)通訊》編委、《無(wú)機(jī)鹽工業(yè)》青年編委

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