Aus Abfall wird Gold

ETH-​Forschende ge­win­nen das Edel­me­tall aus Elek­tro­schrott. Ih­re neue Me­tho­de ist be­son­ders nach­hal­tig: Sie ba­siert auf ei­nem Pro­te­in­fa­ser­schwamm, den die Wis­sen­schaft­ler aus Mol­ke her­stel­len, ei­nem Ne­ben­pro­dukt der Le­bens­mit­tel­in­dus­trie.

In Kür­ze

• Pro­te­in­fa­ser­schwäm­me von ETH-​Forschenden ei­ge­nen sich her­vor­ra­gend, um Gold aus Elek­tro­schrott zu ge­win­nen.
• Aus 20 al­ten Computer-​Leiterplatten ge­wan­nen die For­schen­den ein 450 Mil­li­gramm schwe­res 22-​Karat-Goldnugget.
• Da die Me­tho­de ver­schie­de­ne Abfall-​ und In­dus­trien­e­ben­pro­duk­te nutzt, ist sie nicht nur nach­hal­tig, son­dern auch kos­ten­güns­tig.

Un­ed­les in Gold zu ver­wan­deln, war ei­nes der nie er­reich­ten Zie­le der Al­che­mis­ten im Mit­tel­al­ter und der frü­hen Neu­zeit. Un­ter das­sel­be Mot­to fällt aber auch das, was Raf­fae­le Mez­zen­ga, Pro­fes­sor am De­par­te­ment Ge­sund­heits­wis­sen­schaf­ten und Tech­no­lo­gie der ETH Zü­rich, nun ge­schafft hat. Na­tür­lich hat er nicht ein an­de­res che­mi­sches Ele­ment in Gold ver­wan­delt, wie es die Al­che­mis­ten ver­such­ten. Aber es ist ihm ge­lun­gen, mit­hil­fe ei­nes Ne­ben­pro­dukts aus der Kä­se­her­stel­lung aus Elek­tro­schrott Gold zu ge­win­nen.

Elektroschrott enthält verschiedene wertvolle Metalle, darunter Kupfer, Kobalt und auch relevante Mengen an Gold. Dieses aus ausgedienten Smartphones und Computern zurückzugewinnen, ist wegen der steigenden Nachfrage nach dem Edelmetall von grossem Interesse. Bisherige Verfahren zur Rückgewinnung sind allerdings energieintensiv und benötigen oft hochgiftige Chemikalien. Die Gruppe von ETH-​Professor Mezzenga präsentiert jetzt eine sehr effiziente, kostengünstige und vor allem viel nachhaltigere Methode: Mit einem Schwamm aus einem Proteingeflecht ist es ihr gelungen, Gold aus Elektroschrott herauszufischen.

Selektive Gold-​Aufnahme

Für die Herstellung des Schwammes nutzten Mohammad Peydayesh, Oberassistent in Mezzengas Gruppe, und seine Kollegen Molkenproteine. Diese denaturierten sie bei grosser Hitze und mit Säure, sodass sie in einem Gel zu Protein-​Nanofasern aggregierten. Dieses Gel trockneten die Wissenschaftler, wodurch ein Schwamm aus diesen Proteinfasern entstand.

Um im Laborversuch Gold zurückzugewinnen, nahmen die Forschenden die Elektronikleiterplatten von 20 alten Computern und entfernten die Metallteile. Diese lösten sie in einem Säurebad auf, sodass die Metalle darin als Ionen vorlagen.

Legten die Forschenden den Proteinfaserschwamm in die Metallionen-​Lösung, lagerten sich die Gold-​Ionen an die Proteinfasern an. Auch andere Metall-​Ionen können sich an die Fasern anlagern, Gold-​Ionen lagern sich jedoch viel effizienter an als diese. Das zeigen die Forschenden in ihrer Arbeit, die sie in der Fachzeitschrift externe SeiteAdvanced Materialscall_made veröffentlicht haben.

In einem nächsten Schritt erhitzten die Forschenden den Schwamm. Dadurch kristallisierten die Gold-​Ionen zu Flocken, die die Wissenschaftler schliesslich zu einem Goldnugget einschmelzen konnten. So erhielten sie aus den 20 Computer-​Leiterplatten ein rund 450 Milligramm schweres Nugget mit einem Anteil von 91 Prozent Gold an der Gesamtmasse (der Rest ist Kupfer), was knapp 22 Karat entspricht.

Wirtschaftlich rentabel

Die neue Technologie ist wirtschaftlich, wie Mezzenga vorrechnet: Die Kosten für die Beschaffung der Ausgangsmaterialen und die Energiekosten des ganzen Prozesses sind zusammen 50-​mal geringer als der Wert des Goldes, das zurückgewonnen werden kann.

Als Nächstes wollen die Forschenden die Technologie zur Marktreife entwickeln. Auch wenn Elektroschrott das vielversprechendste Ausgangsprodukt ist, aus dem sie Gold schürfen möchten, gibt es noch weitere mögliche Quellen. Dazu gehören zum Beispiel Industrieabfälle aus der Mikrochip-​Herstellung oder von Vergoldungen. Ausserdem wollen die Wissenschaftler untersuchen, ob sie die Proteinfaserschwämme auch aus anderen proteinhaltigen Neben-​ oder Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie herstellen können.

«Am besten gefällt mir, dass wir ein Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie verwenden, um Gold aus Elektroschrott zu gewinnen», sagt Mezzenga. Man könne also zu Recht sagen, dass die Methode zwei Abfallstoffe zu Gold veredelt. «Viel nachhaltiger geht es nicht.»

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Raffaele Mezzenga, ETH Zürich, raffaele.mezzenga@hest.ethz.ch

Originalpublikation:

Peydayesh M, Boschi E, Donat F, Mezzenga R: Gold Recovery from E-​Waste by Food-​Waste Amyloid Aerogels. Advanced Materials 2024, 2310642, doi: 10.1002/adma.202310642

Weitere Informationen:

https://ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2024/03/aus-abfall-wir…