Финны хотят извлекать золото из электронного лома с помощью мицелия:
Filter developed by VTT helps recover 80% of gold in mobile phone scrapMobile phone scrap can contain precious metals, such as gold and copper. VTT Technical Research Centre of Finland has developed a biological filter made of mushroom mycelium mats enabling recovery of as much as 80% of the gold in electronic scrap. Extraction of copper from circuit board waste, on the other hand, can be enhanced significantly by flotation the crushed and sieved material.
Although research into the biological methods is active, these are still rarely used in metal recovery chains. In a European “Value from Waste” project, VTT developed both biological and mechanical pre-treatment methods for more efficient recovery of precious metals from electronic waste. Other methods developed by researchers included recovery of gold from dissolved materials by biosorption and extraction, using as few harmful chemicals as possible.
Fungi catch gold and filter out impurities
VTT has developed a method that harnesses biosorbents, such as fungal and algae biomass, for the recovery of precious metals converted to a solution. In VTT tests, more than 80% of the gold in the solution adhered to the biomass, compared with only 10–20% of the harmful process chemicals.
The uniqueness of the method lies in the structure of the biomass. Different filament structures can be formed, for example, into biological filters, which makes further industrial processing of precious metals easier.
Gold also separates well in liquid-liquid extraction
The project developed a method with high extraction capacity for gold recovery, using the newest environmentally-friendly extraction reagents. In VTT experiments, it was possible to recover more than 90% of the metal solution dissolved from a circuit board with the help of functional ionic liquid. The method facilitates extraction of desired components from impurities.
Recovering copper from circuit boards by flotation
The new pre-treatment methods developed by VTT allow separation of most plastics and ceramics from waste. In VTT experiments, cell phones were crushed and the particles sieved and separated magnetically and by eddy current into circuit board fraction. Treating once more by crushing, sieving and flotation, resulted in a fraction with high concentration of valuable metals for solution extraction experiments. Flotation raised the copper content of circuit board fraction from 25% to 45%, while gold content increased by a factor of 1.5.ЖИЛИН Олег Викторович - Автореферат диссертации по теме "Биосорбция и трансформация золота и сопутствующих тяжелых металлов микромицетами" (2003)Скрининг микроскопических грибов в отношении сорбции ионного золота.Поиск активных биосорбентов золота был выполнен среди природных изолятов Покровского золоторудного и Чагоянского россыпного месторождений, для которых характерно наиболее высокое разнообразие микромицетов. Выделенные штаммы были проверены на способность к биосорбции ионного золота по ранее описанной методике (Куимова и др., 1999). Результаты представлены на рисунке 1.
Степень извлечения металла из раствора у семи штаммов из 33 исследованных достигала более 90%. Максимальная сорбционная способность наблюдалась у представителей p. Pénicillium, за исключением Р. nigricans. Минимальная степень извлечения золота биомассой микромицетов составила 48-50% у штаммов Aureobasidium pullulons, Р. nigricans.
Сравнительное изучение сорбционных способностей выделенных штаммов показало, что по степени извлечения металла из раствора их можно расположить в следующий ряд:
Pénicillium spp. (77-99%) > Phoma spp. (74-94%) > Oidiodendron flamm (88%) > Alternaria alternata (82-85%) > Aspergillus spp. (77-86%) > Trichoderma spp. (6877%) > Cladosporium cladosporioides (55-64%) > Aureobasidiumpullulans (48%).
Различия в сорбционной способности обнаруживались не только между видами, но проявлялись и на уровне штаммов одного вида. Например, штаммы Phoma eupyrena отличались друг от друга по степени извлечения золота в 1,2 раза.
Таким образом, исследования показали, что биосорбция золота является штаммоспецифическим признаком. Наиболее высокими сорбционными способностями отличаются представители pp. Pénicillium (Hyphomycetes), Phoma (Coelomycetes).
Извлечение ионного золота из растворов биомассой водорослейИз литературных данных известно, что хорошими сорбционными возможностями отличаются водоросли. Для сравнительного изучения мы использовали водоросль Microcystis aeruginosa, выделенную из озера (п. Садовый). Эксперимент проведен на модельных растворах ионного и коллоидного золота. Результаты исследований показали, что степень извлечения золота из ионного раствора в среднем достигала 69% при средней емкости биосорбента 12,3 мг/г сухой биомассы. В варианте с раствором коллоидного золота степень извлечения металла составила 36% при емкости извлечения 12,4 мг/г сухой биомассы. Результаты исследований показали достаточно хорошие сорбционные возможности водоросли, как для ионного, так и для коллоидного золота. Однако сорбционные характеристики биомассы водоросли ниже, чем у изученных ранее штаммов микромицетов.
Извлечение ионного золота из раствора химическими сорбентамиБыло выполнено сравнительное изучение возможностей извлечения золота биомассой микромицетов и различными типами химических сорбентов в широком диапазоне рН среды (рН от 3 до 9). В эксперименте использованы: активированный уголь АГ - 90, хемосорбционное волокно ВИОН (КН-1, АН-1), биомасса Pénicillium chrysogenum. Результаты исследований показали, что для активированного угля и хемосорбционного волокна ВИОН (АН-1) максимальная емкость извлечения наблюдалась при рН 3-4 и составила соответственно 0,96 мг/г и 0,86 мг/г сухого сорбента (таб. 2).
При испытании Р. chrysogenum в качестве биосорбента установлено, что максимальное значение емкости извлечения достигает 10,14 мг/г при pH 5-6. Извлечение золота биомассой в условиях выполненного эксперимента составило 98%. Результаты исследований показали, что сорбция золота биомассой грибов на порядок превышает извлечение металла другими сорбентами.
Сорбция золота живой и инактивированной (мертвой) биомассой микромицетов и десорбция золота с биомассыДля сравнения сорбционных свойств живой и инактивированной биомассы был использован Р. luteum. Результаты исследований показали, что живая биомасса извлекает золото несколько лучше (21,7 мг/г) чем мертвая (18,6 мг/г). Это говорит о том, что основным механизмом связывания металла микромицетами является биосорбция структурными компонентами клеточной стенки.
Десорбцию золота с загруженной биомассы проводили разными вариантами растворов. Сначала промывали биомассу дистиллированной водой, чтобы удалить несвязанный с биомассой металл. Далее проводили элюирование десорбентами: в первом варианте 0,1М раствором H
2SO
4, а во втором раствором тиомочевины в присутствии небольшого количества Fe
2(SO
4)
3 в качестве окислителя (рН=1-2). Эффективность десорбции в варианте с раствором кислоты составила 15,6 %, при десорбции раствором тиомочевины практически все сорбированное золото было переведено в раствор.
Селективность биосорбции благородных металловИзучена селективная биосорбция благородных металлов биомассой микроскопических грибов из многокомпонентных растворов. Для исследования взято золото и металлы, являющиеся геохимическими спутниками золота - Ag, Сu, Zn, Pb, Fe, Mn, Co, Ni и составлены следующие варианты опытных растворов: (Au, Fe) - одной валентности; (Au, Zn, Со) -близкий потенциал ионизации; все элементы, исключая Ag; все 9 элементов (рис. 5). В качестве биосорбента использовали биомассу двух штаммов - Р. chrysogenum и Р. pahilli, имеющих высокую емкость биособции. Высокая селективность процесса основана на разнице оптимальных значений рН для биосорбции различных металлов. Условия проведения эксперимента (рН 5) были оптимальными для биосорбции золота.
Результаты исследований в двух- и трехкомпонентных системах показали, что наиболее высокая емкость сорбции золота - 37,2 мг/г и степень его извлечения - 89,5% наблюдаются в варианте (Au-Fe). В присутствии конкурирующих ионов Zn и Со извлечение золота заметно уменьшается до 22 мг/г, а степень извлечения соответственно - до 53,4%. Присутствие ионов цинка и кобальта в растворе ингибирует сорбцию золота вследствие конкуренции за места связывания.
В многокомпонентных растворах наблюдалось увеличение, как емкости, так и степени извлечения золота биомассой - от 27,8 мг/г до 35,4 мг/г в варианте с полным набором элементов. Степень извлечения золота биомассой P. paxilli составила более, чем 97,9%. В то время как извлечение железа, цинка и марганца заметно снизилось.
В варианте (Au-Fe) в присутствии ионов железа в растворе наблюдается значительное увеличение сорбции золота биомассой. Вероятно, это объясняется формированием координационных соединений с железом, которые являются дополнительными центрами иммобилизации золота.
Подобный эффект синергического действия металлов в растворах не редкость (Ting, Тео, 1994). В природных гидротермальных и техногенных растворах также происходит иммобилизация золота на оксидах железа.
На рисунке 6 представлены результаты извлечения благородных и сопутствующих металлов биомассой из многокомпонентных растворов.
По степени извлечения металлов из гетерогенных растворов можно составить следующие ряды предпочтительной сорбции металлов биомассой:
Au (III) Ag (I) Fe (III) РЬ (II) Cu (II) Zn (II) Co (II) Mn (II) Ni (II)
Рис. 6. Извлечение металлов из многокомпонентных растворов биомассой микромицетов.
Р. chrysogenum Au > Ag > Fe > Pb > Cu > Co > Ni > Mn > Zn P.paxilli Au > Ag > Fe > Pb > Cu > Co > Zn > Mn > Ni
На долю благородных металлов (Au, Ag) приходится 54% от обшей емкости биосорбента, 18% приходится на железо. После благородных металлов и железа в ряду сорбции стоят свинец и медь, составляющие также 18% от общей емкости извлечения. Остальные металлы - Со, Zn, Mn, Ni, занимающие последние места в ряду предпочтительной сорбции, составляют только 10% от общей емкости сорбента.
Таким образом, результаты исследований показали не только перспективность использования биомассы микроскопических грибов в качестве сорбентов металлов, но и возможности селективного извлечения металлов из растворов.
Изучение динамики сорбции золота биомассой показало, что в начале взаимодействия происходит быстрая сорбция металла на активных центрах структурных компонентов клеточной стенки, образуя множество центров зарождения новой фазы. На второй стадии процесса происходит восстановление сорбированного золота до металлического и последующее медленное осаждение остаточного золота из раствора на центрах кристаллизации, как и в случае с коллоидным (Kuimova, 2001). Через 30 суток в растворе наблюдалось видимое осаждение металла в виде кристаллов, имеющих золотисто-желтый металлический блеск. В контрольном варианте изменений в растворе не наблюдалось. Размер полученных плоских кристаллов золота достигал более 50 мкм в поперечнике при толщине около 1мкм.
Подобные пластинчатые выделения высокопробного золота установлены в современных продуктах фумарольной деятельности трещинного Толбачинского извержения (Камчатка) на глубине 20-25 см, образованного при 500°С (Вергасова, 1982), а также получены экспериментально химическим осаждением ионного золота при 80-200°С автоклавным методом (Сахарова, 1985). Характерные тригональные пирамиды роста на плоских зернах золота обнаружены также в условиях россыпи в Амурской области (Неронский, 1998).
Таким образом, экспериментально показана возможность низкотемпературного биогенного минералообразования, в результате которого образуются кристаллы, как и при химическом осаждении золота. В том и в другом случае происходит сорбция золота на активной поверхности с образованием центров дальнейшей кристаллизации золота правильной геометрической формы - треугольников, усеченных треугольников и шестигранников. Однако, механизмы, вызывающие биогенное и химическое осаждение золота, различны, как различны и условия кристаллизации. При химическом осаждении ионного золота на кварце процесс формирования кристаллов происходил в температурном режиме - от 80° до 200°С. При низкотемпературном биогенном минералообразовании в зарождении кристаллов участвуют ферментные системы клетки, после чего в действие вступает механизм роста кристалла на затравке.
В главе 6 показана динамика сорбции металлов (Ag, Нg, Сu, Zn, Рb, Fе, Мn, Со, Ni) микромицетами. Методом электронной микроскопии показаны места их локализации в клетках и морфологические изменения клеток мицелия в результате продолжительного воздействия металлов.
Биосорбция металлов микромицетами характеризуется благоприятной динамикой процесса (табл. 3). Наибольшая скорость сорбции металлов биомассой наблюдалась в первые 60-120 мин, затем скорость процесса была незначительной. Причем, в первые 120 мин степень извлечения серебра, ртути, свинца составила соответственно 84%-87%, а для других металлов степень извлечения изменялась от 51% до 75%.
