TS. Triệu Quốc An: Người "đào vàng" từ rác thải điện tử

TS Triệu Quốc An, Khoa Kỹ thuật Thực phẩm và Môi trường, Trường Đại học Nguyễn Tất Thành, cho biết, hiện nay khối lượng rác thải điện tử được thu gom vẫn chỉ là con số còn quá nhỏ - hơn 10 nghìn tấn so với hơn 90 nghìn tấn rác điện tử mà người Việt Nam thải ra mỗi năm.

Đa phần thu gom, tháo dỡ không theo quy cách và chỉ tập trung vào các vật liệu dễ thu hồi, tái chế, phần còn lại bị tiêu hủy hoặc đưa vào các bãi chôn lấp chất thải rắn. Trong rác thải có chứa một số kim loại quý như vàng, đồng, paladium... nên nếu có giải pháp công nghệ tái chế hiệu quả sẽ mang lại giá trị kinh tế và bảo vệ môi trường.

Hiện, trong nước đã có một số nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải điện tử để tái chế thu hồi kim loại. Tuy nhiên, quá trình thu hồi các kim loại quý, đặc biệt là vàng, vẫn còn nhiều hạn chế.

Các công nghệ hiện nay chủ yếu dựa vào thủy luyện (thu hồi kim loại bằng các phản ứng hoàn nguyên ở nhiệt độ thấp trong dung môi hóa chất nhỏ hơn 100°C) hoặc nhiệt luyện (sử dụng lò đốt ở nhiệt độ cao).

Tuy nhiên, để hòa tan vàng, các công nghệ này thường sử dụng nhiều loại hóa chất khác nhau (cyanide, thiosulfate, halide…) có tính oxy hóa, độc tính cao, có khả năng tạo ra nguồn rác thải thứ cấp, và hiệu suất thu hồi chưa cao (khoảng 90 - 95%).

Trước thực tế đó, TS An và cộng sự đã nghiên cứu giải pháp thu hồi vàng trực tiếp mà không phải trải qua nhiều giai đoạn cũng như không sử dụng nhiều hóa chất. Cụ thể, nhóm thực hiện bóc tách vàng trực tiếp từ bo mạch điện tử sử dụng hỗn hợp của persulfate (S2O8²-)/hydroxy peroxide (H2O2).

Vàng được phủ trên bề mặt bo mạch điện tử thông qua một lớp hợp kim sắt/nikel/nhôm (Fe-Ni-Al) sẽ được bóc tách nhờ đặc tính oxy hóa mạnh của hỗn hợp persulfate (S2O8²-)/hydroxy peroxide (H2O2). Các kim loại cơ bản như Fe, Ni, Al, Cu sẽ bị hòa tan một phần, ngoại trừ vàng và nhờ đó lớp vàng được giải phóng ra khỏi bề mặt bo mạch điện tử.

Theo TS An, quá trình này không cần trải qua các bước tiền xử lý như cắt, nghiền thành bột như nhiệt luyện, thủy luyện. Ngoài ra, hóa chất sử dụng không có độc tính cao và gây ô nhiễm môi trường, hiệu suất thu hồi lên đến 98%, độ tinh khiết của vàng trên 95%.

Các thành phần trong dung dịch sau quá trình bóc tách có thể hoàn nguyên hoặc tái chế thành các sản phẩm khác có giá trị.

Trong quá trình thủy luyện hiện nay, việc hòa tan các kim loại trong rác thải điện tử, đặc biệt là từ các bản mạch in, tạo thành các dung dịch trong đó chứa các ion kim loại cơ bản (đồng, sắt, chì, nikel...) cao hơn nhiều nồng độ ion vàng.

Trong phương pháp này, các vật liệu hấp phụ thường được sử dụng để phân tách ion vàng III (trạng thái oxy hóa của vàng), sau đó, ion vàng tiếp tục được khử để thu hồi vàng.

Vì vậy, nhóm cũng đã nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ Zirconia oxit (ZrO2) được biến tính bề mặt với axit thioctic trong phân tách ion vàng (III). Kết quả cho thấy, vật liệu có khả năng phân tách chọn lọc ion vàng (III) từ dung dịch sau quá trình hòa tan các kim loại từ bo mạch điện tử.

Ngoài ra, ZrO2 cũng có thể dùng để hấp phụ ion Pladium Pd (II), không làm ảnh hưởng đến kích thước hạt và hình thái của vật liệu thu được. Ngoài ra, sử dụng vật liệu hấp phụ ZrO2 được biến tính bề mặt với axit thioctic có thể áp dụng trong quá trình thủy luyện để tách kim loại, giúp tiết kiệm chi phí, hạn chế rác thải thứ cấp do vật liệu có thể tái sử dụng.

TS An cho biết, công nghệ bóc tách vàng và phân tách ion vàng (III) sử dụng vật liệu hấp phụ ZrO2 đã được nhóm nghiên cứu hoàn thiện trong phòng thí nghiệm và mong muốn hợp tác với doanh nghiệp có nhu cầu để triển khai công nghệ trong việc khai thác các kim loại quý từ nguồn rác thải điện tử.

Theo một tiến sĩ ở Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam chưa có quy định bắt buộc các hãng sản xuất điện tử phải có cơ chế thu hồi các sản phẩm không còn sử dụng được nữa. Trong khi nhiều nước trên thế giới như Nhật Bản, Hàn Quốc, châu Âu họ có riêng luật tái chế, trong đó có những quy định cụ thể về tái chế các thiết bị điện, điện gia dụng.

Ở các nước này, họ thường có văn bản, chỉ thị quy định trách nhiệm kéo dài đối với các nhà sản xuất. Các nhà sản xuất phải thu gom các sản phẩm đã qua sử dụng của họ và giảm sử dụng các chất độc hại (chì, thủy ngân...) trong sản phẩm.

Việc gắn trách nhiệm cho nhà sản xuất sẽ mang lại hai lợi ích. Thứ nhất, các nhà sản xuất sẽ đưa chi phí quản lý rác thải vào giá thành sản phẩm. Cách làm này sẽ thúc đẩy họ thay đổi thiết kế sản phẩm theo hướng thân thiện với môi trường hơn và kéo dài vòng đời của sản phẩm.

Chẳng hạn, thay vì thiết kế một chiếc tivi hay máy tính chỉ sử dụng được trong 3 năm, nhà sản xuất sẽ phải thiết kế chúng có độ bền gấp đôi. Như thế, họ sẽ đỡ mất công sức và tiền bạc cho việc tái chế rác điện tử.

Thứ hai, các nhà sản xuất sẽ buộc phải thiết kế các sản phẩm “sạch” hơn bằng cách loại bớt các chất nguy hiểm, thay thế các chất gây hại bằng cách sử dụng các vật liệu thay thế an toàn hơn.