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一种细菌有望让电子垃圾变废为宝,还能降低环境污染
发布时间:2019-02-16 12:23

一种名叫 Chromobacterium violaceum 的细菌能够通过“生物淋洗”的方式,将废旧电子产品中的贵金属提取出来,并且不会对环境造成破坏。这种“绿色工艺”有望在未来改变当下电子垃圾的回收利用方式。这一研究成果发表在了 1 月 15 日出版的《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上。

地球上的电子垃圾正变得越来越多,尤其在手机成为快消品之后。

仅在 2016 年,人类丢弃的电子垃圾就达到了 4470 万吨,而且据估计在 2021 年被扔弃的电子产品将达到约 5200 万吨。根据联合国环境署 2012 年发布的《化电子垃圾为资源》报告,作为全球数量最多和更换频率最高的电子产品,全球每年废弃的手机约有4亿部。在中国,每年有近 8000 万部旧手机被淘汰。

这些数量庞大的废旧电子产品在被扔弃之后,有 4% 会被填埋或者焚烧,有 20% 会得到适当的回收处理,而剩下 76% 的准确去向则不得而知。其中有相当一部分会被运往发展中国家,通过原始的高温燃烧和酸洗的方式提取电子垃圾中的贵金属。

据估计,一台普通的 iPhone 中含有 0.034 克黄金,0.34 克银,0.015 克钯以及不到千分之一克的铂。此外还含有约 25 克铝和 15 克铜。一吨 iPhone 中所含的黄金是一吨金矿中所含黄金的 300 倍,银含量也是同等质量银矿石的 6.5 倍。

当发展中国家在电子垃圾中淘得金银的同时,在那些用原始方式处理电子垃圾的地方,环境也受到了极大的破坏。

在中国实施洋垃圾“禁废令”之前,广东贵屿这座因处理电子垃圾而兴起的小镇,就曾因原始粗放的处理方式一度成为全球电子垃圾污染最严重的地区之一。当地空气中曾经弥漫着的因燃烧和酸洗电子垃圾而产生的难闻而又刺激的味道甚至被称为“贵屿味道”。

即使是通过更为复杂的工艺处理电子垃圾也依然会有污染的问题。高温冶金需要大量的能源来将电子垃圾加热到 1000℃ 以上,而且在这一过程中会伴随着毒废气的释放。而湿法冶金则需要用到强酸或者氰化物等有毒化学物质,在处理电子垃圾的过程中会产生有毒的废水。

不够理想的处理工艺令科学家们将电子垃圾处理方式的革新寄望于一种名叫 “生物淋洗”(bioleaching)的方法——一些细菌可以通过分泌特殊的物质分离矿石中的金属。这并不是什么新发现,许多矿采企业很早就开始采用这种方法来提取矿石中的金属。

大概从 2007 年开始,新加坡国立大学的环境化学工程师 Yen-Peng Ting 就试图利用 Chromobacterium violaceum 来提取电子垃圾中的金。

显微镜下的 Chromobacterium violaceum图片来自:PNAS

这种细菌能够分泌一种能将甘氨酸(一种氨基酸)转化为氰化氢的酶。氰化氢在溶液中离解产生的氰离子能够和金原子结合,从而将金原子从电子废料中提取出来。区别传统湿法冶金的关键在于,在完成上面的过程之后,这种细菌能够将多余的氰离子转化为无毒的 β-氰基丙氨酸(β-cyanoalanine),因此在冶金的过程中不会产生污染。

相比于传统的电子垃圾处理方式,生物淋洗要环保得多,不过这种方法现在还有一个大的瓶颈有待解决,那就是回收率还不够高。传统的高温冶金和湿法冶金工艺对电子垃圾中的金可以做到接近 100% 的回收,而目前 Ting 的研究团队即使在最佳的实验条件下,通过生物淋洗实现的最高回收率也只有 69%。

因此,通过生物淋洗的方式提取电子垃圾中的贵金属在未来更有可能是以补充现有工艺而非完全取代的方式存在。而且微生物并不是无所不能。在回收电子垃圾的其他组分方面,比如塑料,仍然需要传统的物理或者化学工艺。

 

“最终,这将是一个综合性的过程,” Ting 说。

 

题图来自:PNAS



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