Med guldörhängen från en pantbank i Göteborg och biodiesel från närmsta tankstation har forskare på Chalmers utvecklat ett miljövänligt recept för att återvinna och rena viktiga metaller. Upptäckten kan förändra en bransch som idag är beroende av stora mängder fossil olja.
− Rena metaller har en mängd användningsområden i ett modernt samhälle, bland annat för utvecklingen av gröna teknologier. Vår forskning visar hur metallindustrin kan öka takten i övergången från fossila till biobaserade lösningsmedel, säger Mark Foreman, docent vid institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers.
Guld är inte bara en värdefull metall och en symbol för rikedom i smycken och guldtackor. En vanlig smartphone innehåller en liten mängd guld, och metallen finns i det mesta av den vardagelektronik vi har runt om oss. Den finns också i viktiga komponenter i flyg- och rymdindustrin. För många tillämpningar blandas guld med andra metaller, som sedan behöver tas bort när det värdefulla guldskotet ska återvinnas. Då används organiska lösningsmedel, som fossil diesel.
− Även om dieseln som används vid produktion och återvinning av metaller inte förbränns, finns många goda anledningar att övergå till fossilfria alternativ. Vid produktion av olja läcker till exempel ofta metan, som är en värre växthusgas än koldioxid, ut i atmosfären. Mycket råolja innehåller dessutom giftiga aromatiska kolväten, som skadar nervsystemet och därför är farliga för människor och djur att andas in, säger Mark Foreman.
Guldskrotet blev helt rent med biobränsle
Tillsammans med forskarkollegorna på Chalmers har Mark Foreman hittat ett sätt att rena guldet genom att istället använda biodiesel som tillverkas av exempelvis restprodukter från skogs- och massaindustrin, och som säljs som fordonsbränsle under varunamnet HVO100. Biodiesel innehåller så gott som inga aromatiska kolväten alls. I forskarnas recept löses guldskrot − oftast i form av små örhängen som Mark Foreman köper på en pantbank i Göteborg – i en blandning av saltsyra och salpetersyra (kungsvatten). Guld i smycken är en legering med andra metaller, bland annat silver, som då fälls ut i fast form som silverklorid. Sedan extraheras rent guld ur lösningen genom att först tillsätta HVO100 och kemikalien malonamid, och sedan skaka hela blandningen med vanligt saltvatten. Även malanomid kan tillverkas av biomassa, och ersätter i Chalmersforskarnas recept giftigare och cancerframkallande kemikalier som traditionellt används för att rena guldskrot.
− Vårt recept innebär ett miljövänligt sätt att extrahera rent guld ur en blandning av många metaller. Liknande studier har genomförts tidigare, men har inte uppnått en lika hög renhet på guldet. Kombinationen av biodiesel och malanomid är också speciell, eftersom den ersätter både fossil diesel och andra problematiska kemikalier. HVO100 är dessutom mycket rent och fungerar utmärkt i ett laboratorium, man behöver inte specialbeställa utan det är bara att gå till närmsta station och fylla på sin dunk, säger Mark Foreman.
En metod för att rena många metaller
När metaller bryts eller återvinns behövs ofta stora mängder fossila lösningsmedel, och Chalmersforskarnas metod går att använda för fler metaller än guld. Ett viktigt exempel är koppar, en metall som bland annat är mycket vanlig som ledare i elektronikkomponenter. Bara under år 2022 användes drygt 26 miljoner ton koppar i världen, och enligt analysföretaget GlobalData finns fler än 695 aktiva koppargruvor i världen. Ungefär 75 procent av världens koppargruvor använder fossila lösningsmedel för att rena metallen, och beroende på storlek behöver en gruva upp till 1000 ton lösningsmedel för att rena den koppar som bryts i gruvan. Lösningsmedel som alltså skulle kunna bytas ut mot biodiesel.
Samma metod kan användas för att rena och återvinna många andra samhällsviktiga metaller, till exempel platina, som används i katalysatorer; nickel och kobolt i batterier; uran och plutonium till kärnenergiindustrin liksom sällsynta jordartsmetaller. De senare är en förutsättning för den snabba utvecklingen av vardagselektronik som smarta mobiler och surfplattor, och är viktiga för modern grön teknik, som i vindkraftverk och elfordon.
− Vår studie är också den första som kan visa att metoden vi har utvecklat är generell och kan appliceras på en mängd metaller. Hittills har jag inte hittat en enda metall som inte går att rena med miljövänlig biodiesel istället för fossila lösningsmedel. Metallindustrin är konservativ men här kan vi visa på en enkel och effektiv metod för att åstadkomma ett grönt skifte för branschen, säger Mark Foreman, som nu kommer att fortsätta att utveckla och förfina sin metod för att kunna återvinna hushållsbatterier.
Den vetenskapliga artikeln Sustainable solvent extraction of gold and other metals with biomass chemicals har publicerats i tidskriften RSC Sustainability. Studiens författare är Mark Foreman, Richard Johansson, Gloria Mariotti, Ingmar Persson, Behabitu Tebikachewa och Mikhail Tyumentsev. Forskarna är verksamma vid Chalmers tekniska högskola och Sveriges lantbruksuniversitet, SLU.