El material podría eliminar varios pasos de purificación y hacer que el reciclaje industrial sea más competitivo económicamente.
Un compuesto autoensamblado de óxido de grafeno y quitosano puede capturar oro de los desechos electrónicos de manera mucho más eficiente y selectiva que los materiales existentes, según han demostrado investigadores de Singapur. El material podría eliminar varios pasos de purificación y hacer que el reciclaje industrial sea más competitivo económicamente.
Debido a la inercia del oro, su extracción tiene una importante huella ambiental, y normalmente se requieren productos químicos tóxicos como el mercurio o el cianuro para extraerlo de otros componentes del mineral. Esta estabilidad, junto con su alta conductividad eléctrica y ductilidad, lo hace útil en electrónica.
El reciclaje del oro para reducir la minería enfrenta los mismos problemas de extracción. Los componentes no deseados se descomponen utilizando uno de varios procesos posibles, como la inmersión en agua regia (una mezcla concentrada de ácido clorhídrico y ácido nítrico). Esto produce una mezcla de iones de oro (I) y oro (III) mezclados con cobre, níquel, zinc y muchos otros.
«Ahora se utiliza la electrólisis. La electrólisis es un proceso muy largo que puede llevar días o incluso semanas, por lo que es un enfoque muy interesante para ver cómo hacer que la separación sea más eficiente desde un punto de vista energético o temporal», dijo Daria Andreeva de la Universidad Nacional de Singapur.
Trabajo anterior
En un trabajo anterior, Andreeva y sus colegas, dirigidos por Kostya Novoselov (que compartió el premio Nobel de Física en 2010 con Andre Geim por su trabajo sobre el grafeno), desarrollaron membranas autoensambladas a partir de óxido de grafeno y otros materiales para aplicaciones que van desde la filtración de agua ajustable hasta la prevención de la corrosión. En el nuevo trabajo, los investigadores combinaron una solución de quitosano con una dispersión de escamas de óxido de grafeno.
Cuando se liofilizó, formó un material similar a una esponja con sitios de unión de iones que podían capturar y reducir selectivamente los iones de oro (I) y oro (III), que generalmente deben extraerse por separado. Su material demostró una capacidad sustancialmente mayor para adsorber ambos iones: los adsorbentes anteriores han capturado alrededor de 0,3 g de oro (I) y 2 g de oro (III) por gramo de adsorbente; el de ellos capturó 6,2 g de oro (I) y 16,8 g de oro (III).
Además, el material utilizado no requería de una entrada eléctrica, por lo que podía donar suficientes electrones. «Es un proceso de dos etapas. Los iones se adsorben con bastante fuerza, pero luego los reducimos al estado metálico y obtenemos nanocristales de oro. Estos nanocristales no se adsorben químicamente, sino que solo sufren una adsorción de Van der Waals, por lo que es más fácil eliminarlos», explicó Novoselov.
Los investigadores están trabajando ahora para desarrollar una mejor comprensión del mecanismo y mejorar aún más la especificidad para el oro. «En los desechos electrónicos hay mil veces más cobre que oro. Así que, aunque esto es mejor que los materiales tradicionales, todavía no se sabe si es lo suficientemente bueno para la industria», dijo Novoselov.
