في 12 أغسطس، طوّر فريق بحثي من جامعة إلينوي في إربانا-شامبين بالولايات المتحدة جزيئًا جديدًا يحمل شحنة كهربائية دائمة، يمكنه استخدام الكهرباء لدفع عملية الاستخلاص السائل-السائل، بهدف استخلاص الذهب بشكل انتقائي من محاليل ترشيح النفايات الإلكترونية. وأظهرت النتائج التجريبية أن هذه الطريقة يمكنها تقليل كمية المواد الكيميائية المستخدمة في مرحلة الفصل بمقدار مرتبة إلى مرتبتين عشريتين، أي ما يعادل خفضًا بنسبة تتراوح بين 90% و99% تقريبًا.

تعتمد عملية الاستخلاص السائل-السائل التقليدية على نقل وفصل الأيونات المعدنية بين سائلين غير قابلين للامتزاج، وعادةً ما تتطلب إضافة كميات كبيرة من الأحماض والقواعد والكواشف الكيميائية الوسيطة. وكان الفريق البحثي قد طوّر سابقًا عملية استخلاص سائل-سائل كهروكيميائية قادرة على استخلاص الذهب ومعادن مجموعة البلاتين باستخدام تفاعلات الأكسدة والاختزال، إلا أنها كانت لا تزال تحتاج إلى إضافة كواشف مساعدة عند إتمام دورة استخلاص المعدن وإطلاقه.

يتميز الجزيء الجديد بقدرته على الارتباط الانتقائي بالمعادن، وحمله لشحنة كهربائية دائمة، وقابليته للذوبان في الطور العضوي. وتؤدي الشحنة المدمجة فيه وظيفة الإلكتروليت، مما يمكن محلول الاستخلاص من توصيل التيار الكهربائي. وعند تمرير التيار، تتغير حالة الأكسدة والاختزال للجزيء ويرتبط بأيونات الذهب، ناقلًا إياها إلى الطور العضوي؛ وعند تعديل الإشارة الكهربائية، يطلق الجزيء الذهب ويعود إلى دورة الفصل التالية، مما يلغي الحاجة إلى الكواشف الكيميائية الوسيطة.

أجرى الفريق البحثي تحققًا مختبريًا باستخدام محاليل ترشيح النفايات الإلكترونية. فتدخل المعادن ذات القيمة الموجودة في النفايات الإلكترونية أولًا إلى محلول الترشيح، ثم يلتقط الجزيء الجديد الذهب بشكل انتقائي. وتركز هذه الدراسة أساسًا على التحقق من تصميم الجزيء وآلية الاستخلاص الكهروكيميائي، ولم تُعلن بعد بيانات تتعلق بحجم المعالجة للوحدة الصناعية المستمرة، أو معدل استخلاص الذهب، أو استهلاك الطاقة لكل وحدة.

من خلال تعديل البنية الكيميائية لجزيئات الاستخلاص، يمكن استخدام هذه المنصة الكهروكيميائية أيضًا في استخلاص معادن مجموعة البلاتين من المحولات الحفازة للسيارات المستهلكة، بالإضافة إلى معادن رئيسية أخرى من مخلفات المناجم والتيارات الصناعية للنفايات. ويمكن الإبقاء على الهيكل الرئيسي لمنصة الفصل دون تغيير، مع تعديل مواقع الارتباط وخصائص الأكسدة والاختزال لعامل الاستخلاص فقط وفقًا للمعدن المستهدف.

نُشرت نتائج الدراسة في مجلة "ACS Energy Letters"، بدعم تمويلي من برنامج علوم الطاقة الأساسية التابع لمكتب العلوم بوزارة الطاقة الأمريكية. وسيركز الفريق في الخطوات التالية على توسيع نطاق العملية والبحوث المتعلقة بالتطبيقات الصناعية، مع استخدام المحاكاة الحاسوبية والذكاء الاصطناعي لتسريع تصميم جزيئات الاستخلاص المناسبة لمختلف المعادن.