สกัด ‘ทองคำ’ จาก ‘ขยะอิเล็กทรอนิกส์’ ด้วย ‘เวย์โปรตีน’

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไม่ว่าจะเป็นสมาร์ทโฟน ไปจนถึงแล็ปท็อป ล้วนมีทองคำเป็นส่วนประกอบอยู่ในปริมาณเล็กน้อย เนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นสื่อนำไฟฟ้าและทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

ในปัจจุบัน ผู้คนเปลี่ยนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บ่อยมากขึ้น “ขยะอิเล็กทรอนิกส์” จึงกลายเป็นขยะที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่สุดในโลก โดยในปี 2024 สหประชาชาติคาดว่ามีขยะประเภทนี้มากถึง 63 ล้านตัน แต่มีเพียง 22.3% เท่านั้นที่ถูกรวบรวมและนำไปรีไซเคิลในสถานที่ที่ได้รับการรับรอง ทำให้มีทองจำนวนมากที่ถูกทิ้งไว้ในกองขยะ

นักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิส ซูริก (ETH Zurich) ออกแบบวิธีการ “สกัดทองคำ” จาก “ขยะอิเล็กทรอนิกส์” โดยใช้ “เวย์โปรตีน” นวัตกรรมนี้ไม่เพียงแต่จะช่วยแก้ปัญหาขยะอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น แต่ยังสามารถนำขยะจากอุตสาหกรรมอาหารกลับมาใช้ประโยชน์ใหม่ได้อีกด้วย

ศ.ราฟาเอล เมซเซนกา และ โมฮัมหมัด เปย์ดาเยช นักวิทยาศาสตร์จาก ETH Zurich แปรรูปเวย์โปรตีนให้เป็นเส้นใยอะไมลอยด์ และแปรรูปให้เป็นเจล ก่อนที่จะทำให้แห้งเป็น “แอโรเจล” ของแข็งที่มีลักษณะคล้ายฟองน้ำ สามารถดูดซับไอออนของทองคำจากสารละลายกรดที่ได้จากขยะอิเล็กทรอนิกส์

เมื่อฟองน้ำชิ้นนี้สัมผัสกับบีกเกอร์ที่มีแผงวงจรที่ละลายน้ำแล้ว ไอออนของทองจะพุ่งเข้าหาโปรตีนและเกาะติดแน่น

“สิ่งที่ฉันชอบมากที่สุดก็คือ เราใช้ผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหาร ในการสกัดทองคำจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ ไม่มีอะไรจะยั่งยืนไปกว่านี้อีกแล้ว” ศ.เมซเซนกากล่าว

ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ แอโรเจลนี้สามารถสกัดทองคำจากเมนบอร์ดคอมพิวเตอร์ที่ละลายได้สำเร็จ โดยแร่ทองคำจะเกาะอยู่บนฟองน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนทองแดง นิกเกิล และโคบอลต์ลอยอยู่ในน้ำ

จากนั้น นักวิจัยได้ให้ความร้อนกับแอโรเจลที่มีทองเกาะอยู่ จนไอออนของทองหลุดประจุและรวมตัวเป็นเกล็ดที่แวววาว จนได้ทองคำก้อนขนาด 22 กะรัตที่มีน้ำหนักประมาณ 450 มิลลิกรัม โดยทองคำที่สกัดออกมาได้มีความบริสุทธิ์ประมาณ 90.8% ส่วนที่เหลือเป็นทองแดง

ขั้นตอนนี้ยังช่วยปลดปล่อยเส้นใยโปรตีนที่ประสานกันเป็นร่างแหอีกด้วย  เมื่อถูกเผาภายใต้ความร้อนที่ควบคุมไว้เวย์จะไม่ทิ้งสารตกค้างสังเคราะห์ ทำให้ง่ายต่อการทำความสะอาด เรซินแบบเดิมไม่สามารถอ้างได้ว่ามีทางออกที่เรียบร้อยเช่นเดียวกัน

นักวิจัยกล่าวว่า กระบวนการนี้มีความคุ้มทุนทางเศรษฐกิจ โดยมีต้นทุนการดำเนินการต่ำกว่ามูลค่าของทองคำที่กู้คืนได้ถึง 50 เท่า แม้จะคิดค่าแรงและค่าใช้จ่ายเบ็ดเตล็ดแล้วก็ตาม เพราะวิธีนี้ใช้เพียงแค่น้ำ ความร้อนปานกลาง และโปรตีนจากธรรมชาติเท่านั้น 

อีกทั้งยังช่วยกำจัดของเสียอันตรายและลดการใช้พลังงานได้อีกด้วย แตกต่างจากเทคนิคการสกัดทองคำแบบดั้งเดิมที่อาศัยสารเคมีพิษ เช่น ไซยาไนด์ รวมถึงแอโรเจลสามารถรวบรวมทองคำได้มากกว่าเรซินพลาสติกที่ผู้รีไซเคิลมักใช้มาก

ต้นทุนที่ถูกลงเปิดโอกาสให้โรงงานในภูมิภาคขนาดเล็กสามารถดำเนินการได้ แทนที่จะส่งออกขยะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไปต่างประเทศ ชุมชนต่าง ๆ สามารถแปรรูปอุปกรณ์เหล่านี้ในบริเวณใกล้เคียงได้ ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยมลพิษจากการขนส่งและทำให้เศรษฐกิจในชุมชนหมุนเวียน

นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังศึกษาการใช้ผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมอาหารอื่น ๆ เช่น โปรตีนถั่ว และคอลลาเจนจากปลา เพื่อหาแหล่งผลิตแอโรเจลให้ได้มากขึ้น

ในขณะเดียวกันยังสามารถปรับค่า pH หรือปรับแต่งโครงสร้างโปรตีนของแอโรเจล เพื่อให้คัดแยกโลหะอื่น ๆ ที่เป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับแบตเตอรี่และเซนเซอร์ เช่น ทองแดง โคบอลต์ หรือแพลเลเดียม ได้อีกด้วย 

อีกทั้งสามารถนำไปใช้กับน้ำล้างอุตสาหกรรมจากโรงงานผลิตไมโครชิปและโรงงานชุบทอง ที่ยังมีโลหะตกค้างที่ควรค่าแก่การนำกลับมาใช้ใหม่ โดยฟองน้ำโปรตีนแบบแยกส่วนอาจแทรกซึมเข้าไปในท่อเหล่านั้นได้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนและลดการทิ้งทรัพยากร

หากโครงการนำร่องขยายตัวได้ตามที่หวัง ในอนาคตศูนย์รีไซเคิลอาจตั้งอยู่ข้าง ๆ กับโรงงานผลิตนมและเครื่องแปรรูปอาหารก็ได้ และช่วยกันเปลี่ยนของเหลือจากการผลิตและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ได้ใช้แล้ว ให้กลายเป็นแร่มีค่า ซึ่งอาจช่วยลดปริมาณขยะโทรศัพท์และแล็ปท็อปหลายล้านเครื่อง 

ที่มา: Earth, Economice Times, Interesting Engineering