2024-cü ildə İllinoys Urbana-Şampeyn Universiteti nin tədqiqatçıları elektron tullantılardan qızılın bərpası üçün ənənəvi olaraq istifadə olunan bir çox kimyəvi maddəni elektrik enerjisi ilə əvəz edə biləcəklərini göstərdilər. İki il sonra, komanda bu işi bir addım da irəli apardı. Kimyəvi və biomolekulyar mühəndislik professoru Xiao Su -nun rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar, prosesdən qalan kimyəvi addımı aradan qaldıran yenidən işlənmiş molekul hazırladılar. Bu molekul metal ionlarını bağlaya, daimi elektrik yükü daşıya və çıxarma zamanı istifadə olunan üzvi fazada həll oluna bilir, bu da elektrik enerjisinin ayırma prosesini idarə etməsinə imkan verir. ACS Energy Letters jurnalında dərc olunan bu tapıntılar, metalın bərpasını sadələşdirə və kimyəvi reagentlərə olan ehtiyacı əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər. 2024-cü ildəki irəliləyiş hələ də kimyəvi maddələrə əsaslanırdı. Yeni tədqiqat Su -nun qrupunun 2024-cü ildə dərc etdiyi araşdırmaya əsaslanır. Bu iş, elektron tullantılardan qızılın bərpası üçün e-LLE kimi tanınan davamlı elektrokimyəvi vasitəli maye-maye çıxarma prosesini təqdim etmişdi. Proses, elektrik enerjisinin maye-maye çıxarma, metalların ayrılması və təmizlənməsi üçün ümumi bir metodda ənənəvi olaraq istifadə olunan bir çox turşu və əsası əvəz edə biləcəyini nümayiş etdirdi. Lakin sistem çıxarma dövrünü tamamlamaq üçün əlavə kimyəvi reagentlərə ehtiyac duyurdu. Son tədqiqat, çıxarma molekulunun özünü dəyişdirərək son kimyəvi addımı aradan qaldırmağa yönəlmişdir. Yenidən işlənmiş molekul eyni anda üç işi görür. Tədqiqatçılar çıxarma prosesini yenidən dizayn etmək əvəzinə, metalı bərpa etmək üçün istifadə olunan molekulu dəyişdirdilər. Yeni molekul eyni anda üç funksiyanı yerinə yetirir: metal ionlarını seçici şəkildə bağlayır, daimi elektrik yükü daşıyır və çıxarma zamanı istifadə olunan üzvi fazada həll olunur. Molekulun daxili yükü olduğu üçün elektrolit kimi fəaliyyət göstərə və elektrik cərəyanı keçirə bilər. Bu, çıxarma prosesində iştirak edən redoks reaksiyaları nın aralıq kimyəvi reagentlər əvəzinə elektrik enerjisi ilə idarə olunmasına imkan verir. Tədqiqatın həmmüəllifi, postdoktorant tədqiqatçı Deborah Schmitt bildirdi ki, “Yeni molekulun elektrolit kimi fəaliyyət göstərən daimi daxili yükü var, bu da mayenin elektrik cərəyanı keçirməsinə imkan verir.” O əlavə etdi ki, “Məhz bu, redoks reaksiyalarının kimyəvi maddələr əvəzinə elektrik enerjisi ilə idarə olunmasına imkan verir. Bu iş, sənayenin yerinə yetirmək üçün kimyəvi reagentlərdən çox asılı olduğu bir ayırma prosesini tamamilə elektrikləşdirir.” Su qeyd etdi ki, molekul yüklənə, metalı bağlaya, onu üzvi fazaya keçirə və sonra elektrik enerjisi istifadə edərək yenidən buraxa bilər. Elektron tullantılardan qızılın bərpası nümayiş edildi. Tədqiqatçılar yeni molekulu elektron tullantıların süzüntülərindən qızılı seçici şəkildə bərpa edərək sınaqdan keçirdilər. Bu süzüntülər, atılmış elektronika məhsullarından qiymətli metallar həll edildikdə əmələ gələn məhlullardır. Qızıl nümayiş nümunəsi kimi xidmət etdi, lakin tədqiqatçılar bildirirlər ki, tədqiqatın daha geniş töhfəsi sistemin arxasında duran molekulyar dizayn prinsipləridir. Bu prinsiplər digər metal ayırmaları üçün elektrik aktiv çıxarma molekulları hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər. Proses daha az kimyəvi maddə istifadə edir. Çıxarma prosesini birbaşa elektrikləşdirməklə, yeni sistem kimyəvi istehlakı bir-iki dərəcə azaldır. Aralıq kimyəvi reagentlərin əvəz edilməsi həm də çıxarma dövrünü sadələşdirir və kimyəvi tullantıların və enerji istifadəsinin azaldılması potensialına malikdir. Tədqiqatçılar bildirirlər ki, bu yanaşma digər qiymətli metalların, o cümlədən işlənmiş avtomobil katalizatorlarından platin qrupu metalları nın və mədən tullantılarından və ya mürəkkəb xammallardan digər kritik elementlərin bərpasına uyğunlaşdırıla bilər. Aspirant və həmmüəllif Aderiyike Aguda bildirdi ki, “Bu sistem işlənmiş avtomobil katalizatorlarından platin qrupu metalları kimi bir çox müxtəlif qiymətli metalları və potensial olaraq mədən tullantılarından və ya digər mürəkkəb xammallardan bir sıra digər kritik elementləri seçici şəkildə bərpa etmək üçün uyğunlaşdırıla bilər.” O əlavə etdi ki, “Elektrokimyəvi platforma əsasən eyni qaldığı üçün, ekstraktantın kimyası tətbiqdən asılı olaraq müxtəlif metalları hədəfləmək üçün uyğunlaşdırıla bilər.” Tədqiqatçılar texnologiyanı daha da inkişaf etdirmək istəyirlər. Tədqiqat, maye-maye çıxarmanı elektrik enerjisi ilə idarə olunan hala gətirə biləcək molekulları dizayn etmək üçün bir çərçivə yaradır. Növbəti addım, texnologiyanın sənaye istifadəsi üçün necə miqyaslandırıla biləcəyini araşdırmaqdır. Tədqiqatçılar həmçinin yeni molekul dizaynları hazırlayır və kəşf prosesini sürətləndirmək üçün hesablama modelləşdirməsi və süni intellekt i əhatə edən əməkdaşlıqlar qururlar. Su vurğuladı ki, bu iş miqyaslana bilən, minimal tullantılı ayırmalar üçün elektrokimyadan istifadəyə doğru daha bir addımdır. Kritik minerallara və təchizat zəncirlərinə artan diqqətlə, tədqiqatçılar bu yanaşmanı qiymətli metalların elektrik enerjisi istifadə edərək necə bərpa edilə biləcəyini yenidən düşünmək və kimyəvi reagentlərə olan asılılığı azaltmaq üçün bir yol kimi görürlər.