Am 12. August entwickelte ein Forschungsteam der University of Illinois Urbana-Champaign in den USA ein neuartiges Molekül mit permanenter Ladung, das mithilfe von Elektrizität einen Flüssig-Flüssig-Extraktionsprozess antreibt, um Gold selektiv aus Elektroschrott-Laugungslösungen zurückzugewinnen. Die Experimente zeigten, dass diese Methode den Chemikalieneinsatz in der Trennungseinheit um ein bis zwei Größenordnungen reduziert, was einer Verringerung um etwa 90 % bis 99 % entspricht.

Bei der herkömmlichen Flüssig-Flüssig-Extraktion werden Metallionen durch zwei nicht mischbare Flüssigkeiten übertragen und getrennt, wobei in der Regel große Mengen an Säuren, Basen und Zwischenchemikalien zugegeben werden müssen. Das zuvor vom Forschungsteam entwickelte elektrochemische Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahren konnte bereits mithilfe von Redoxreaktionen Gold und Platingruppenmetalle zurückgewinnen, erforderte jedoch weiterhin die Zugabe von Hilfsreagenzien beim Abschluss des Metallextraktions- und Freisetzungszyklus.

Das neue Molekül vereint selektive Metallbindung, permanente Ladung und Löslichkeit in der organischen Phase. Seine eingebaute Ladung kann die Funktion eines Elektrolyten übernehmen und ermöglicht dem Extraktionsmittel, elektrischen Strom zu leiten. Nach Anlegen einer Spannung ändert sich der Redoxzustand des Moleküls, es bindet Goldionen und überführt sie in die organische Phase; nach Anpassung des elektrischen Signals gibt das Molekül das Gold frei und tritt in den nächsten Trennzyklus ein, wodurch Zwischenchemikalien eingespart werden.

Das Forschungsteam hat die Laborvalidierung mit Elektroschrott-Laugungslösungen abgeschlossen. Die Wertmetalle aus dem Elektroschrott gelangen zunächst in die Laugungslösung, woraufhin das neue Molekül das darin enthaltene Gold selektiv einfängt. Die Studie konzentriert sich hauptsächlich auf das Moleküldesign und den elektrochemischen Extraktionsmechanismus; Angaben zum Verarbeitungsmaßstab kontinuierlicher Industrieanlagen, zur Goldrückgewinnungsrate und zum spezifischen Energieverbrauch wurden noch nicht veröffentlicht.

Durch Anpassung der chemischen Struktur des Extraktionsmoleküls kann diese elektrochemische Plattform auch zur Rückgewinnung von Platingruppenmetallen aus Altfahrzeugkatalysatoren sowie anderer kritischer Metalle aus Bergbautailings und industriellen Abfallströmen eingesetzt werden. Die Hauptstruktur der Trennplattform kann unverändert bleiben; lediglich die Bindungsstellen und Redoxeigenschaften des Extraktionsmittels müssen an das Zielmetall angepasst werden.

Die Forschungsergebnisse wurden in „ACS Energy Letters" veröffentlicht; das Projekt wurde vom Basic Energy Sciences-Programm des Office of Science des US-Energieministeriums finanziert. Als nächste Schritte plant das Team die Prozessvergrößerung und industrielle Anwendungsforschung sowie den Einsatz von Computersimulationen und künstlicher Intelligenz, um das Design von Extraktionsmolekülen für verschiedene Metalle zu beschleunigen.