پژوهشگران روشی پایدار برای استخراج طلا از سنگ معدن و زباله‌های الکترونیکی توسعه می‌دهند

یک تیم میان‌رشته‌ای از متخصصان شیمی سبز، مهندسی و فیزیک در دانشگاه Flinders در Adelaide استرالیا، اعلام کرده است که رویکردی ایمن‌تر و پایدارتر برای استخراج و بازیابی طلا از سنگ معدن و زباله‌های الکترونیکی توسعه داده است.

این روش استخراج طلا که در مجله Nature Sustainability منتشر شده است، وعده می‌دهد که سطح پسماندهای سمی حاصل از معدنکاری را کاهش دهد و نشان می‌دهد که طلای با خلوص بالا را می‌توان از طریق بازیافت اجزای ارزشمند موجود در بردهای مدار چاپی کامپیوترهای اسقاطی بازیابی کرد.

تیم این پروژه، به رهبری پروفسور شیمیJustin Chalker، این روش یکپارچه را برای استخراج طلا با بازده بالا از منابع متعدد به کار برده است، حتی موفق به بازیابی مقادیر ناچیز طلا از جریان‌های پسماند آزمایشگاهی شده‌اند.

این پیشرفت به سوی بازیابی ایمن‌تر و پایدارتر طلا برای زباله‌های الکترونیکی، پسماندهای فلزی مخلوط، و کنسانتره‌های سنگ معدن به اثبات رسیده است.

Chalker، که آزمایشگاه Chalker Lab را در کالج علوم و مهندسی دانشگاه Flinders رهبری می‌کند، گفت: این مطالعه شامل نوآوری‌های بسیاری بود، از جمله یک عامل لیچینگ (شستشو) جدید و قابل بازیافت که از ترکیبی مورد استفاده برای ضدعفونی کردن آب مشتق شده است.

این تیم همچنین روشی کاملاً جدید برای ساخت جاذب پلیمری، ماده‌ای که طلا را پس از استخراج در آب به خود جذب می‌کند، با استفاده از نور برای آغاز واکنش کلیدی، توسعه داده است.

در این مطالعه جدید، تحقیقات گسترده‌ای در مورد سازوکارها، دامنه و محدودیت‌های این روش‌ها گزارش شده است و تیم اکنون قصد دارد با شرکت‌های فعال در حوزه معدنکاری و بازیافت زباله‌های الکترونیکی برای آزمایش این روش در مقیاس بزرگ‌تر همکاری کند.

Chalker افزود: هدف، ارائه روش‌های مؤثر برای بازیابی طلا است که ضمن پشتیبانی از کاربردهای متعدد طلا، تأثیرات آن بر محیط زیست و سلامت انسان را کاهش دهد.

فرآیند جدید از یک ترکیب کم‌هزینه و بی‌خطر برای استخراج طلا استفاده می‌کند. این واکنش‌گر (trichloroisocyanuric acid) به طور گسترده در بهداشت و ضدعفونی آب به کار می‌رود. این واکنش‌گر هنگامی که با آب نمک فعال شود، می‌تواند طلا را در خود حل کند.

در مرحله بعد، طلا می‌تواند به طور انتخابی به یک پلیمر نوین غنی از گوگرد که توسط تیم Flinders توسعه یافته است، متصل شود. گزینش‌پذیری این پلیمر، بازیابی طلا را حتی در مخلوط‌های بسیار پیچیده ممکن می‌سازد.

سپس می‌توان طلا را با وادار کردن پلیمر به «تجزیه ساختار خود» و تبدیل مجدد به مونومر، بازیابی کرد. این امر امکان بازیابی طلا و بازیافت و استفاده مجدد از پلیمر را فراهم می‌کند.

تقاضای جهانی برای طلا ناشی از ارزش بالای اقتصادی و پولی آن است، اما این فلز همچنین یک عنصر حیاتی در الکترونیک، پزشکی، فناوری‌های هوافضا و سایر محصولات و صنایع به شمار می‌رود. با این حال، استخراج این فلز گرانبها می‌تواند شامل استفاده از مواد بسیار سمی مانند سیانید و جیوه برای استخراج طلا، و دیگر اثرات منفی زیست‌محیطی بر آب، هوا و زمین از جمله انتشار دی‌اکسید کربن و جنگل‌زدایی، باشد.

هدف از پروژه تحت رهبری دانشگاه Flinders ارائه روش‌های جایگزینی بود که در استخراج و بازیابی طلا، ایمن‌تر از جیوه یا سیانید باشند.

این تیم همچنین با متخصصانی در ایالات متحده و پرو برای اعتبارسنجی این روش بر روی سنگ معدن همکاری کرد، در تلاشی برای حمایت از معادن کوچک‌مقیاسی که در غیر این صورت برای آمالگام کردن طلا به جیوه سمی متکی هستند.

معدنکاری طلا به طور معمول از سیانید بسیار سمی برای استخراج طلا از سنگ معدن استفاده می‌کند که در صورت عدم مهار مناسب، خطراتی برای حیات وحش و محیط زیست گسترده‌تر به همراه دارد. معادن طلای artisanal (صنعتگری) و کوچک‌مقیاس هنوز از جیوه برای آمالگام کردن طلا استفاده می‌کنند. متأسفانه، استفاده از جیوه در معدنکاری طلا یکی از بزرگترین منابع آلودگی جیوه بر روی زمین است.

Chalker گفت که همکاری‌های پژوهشی میان‌رشته‌ای با صنعت و گروه‌های زیست‌محیطی به حل مشکلات بسیار پیچیده‌ای که از اقتصاد و محیط زیست حمایت می‌کنند، کمک خواهد کرد.

او گفت: ما به ویژه از شرکای خود در بخش‌های مهندسی، معدنکاری و بشردوستانه برای حمایت از انتقال اکتشافات آزمایشگاهی به نمایش‌های بزرگ‌مقیاس از تکنیک‌های بازیابی طلا، سپاسگزاریم.

نویسندگان اصلی مطالعه جدید و مهم دانشگاهFlinders  ، همکاران پژوهشی فوق دکتراMax Mann، Thomas Nicholls، Harshal Patel وLynn Lisboa ، با هدف یافتن راه‌حل‌های پایدارتر و مبتنی بر اقتصاد چرخشی برای استفاده بهتر از منابعی که در جهان به طور فزاینده‌ای کمیاب می‌شوند این تکنیک جدید را به طور گسترده بر روی توده‌هایی از زباله‌های الکترونیکی آزمایش کردند. بسیاری از اجزای زباله‌های الکترونیکی، مانند واحدهای پردازش مرکزی کامپیوتر (CPU) و کارت‌هایRAM، حاوی فلزات ارزشمندی نظیر طلا و مس هستند.

Mann گفت: این مقاله نشان می‌دهد که برای مدیریت مشکلات بزرگ جهانی در زمینه مدیریت انبارهای رو به رشد زباله‌های الکترونیکی، به همکاری‌های میان‌رشته‌ای نیاز است.

تحلیل و جمع بندی

مفروضات کلیدی: قیمت لحظه‌ای طلا در این تاریخ حدود ۲,30۰ دلار آمریکا به ازای هر اونس تروا در نظر گرفته شده است. فشارهای نظارتی و سرمایه‌گذاری مبتنی بر معیارهای ESG (محیط‌زیستی، اجتماعی و حاکمیتی) بر صنعت معدنکاری در سطح بالایی قرار دارد.

این گزارش یک نوآوری تکنولوژیک در مرحله گذار از آزمایشگاه به صنعت (lab-to-industry) را شرح می‌دهد که دارای پتانسیل ایجاد اختلال (Disruption) در دو بخش کلیدی زنجیره تأمین طلا است: معدنکاری اولیه و معدنکاری ثانویه (شهری). تحلیل زیر به بررسی ابعاد کمی و کیفی این فناوری بر بازار می‌پردازد.

۱. تأثیر بر هزینه‌های تولید و حاشیه سود در معدنکاری اولیه

کاهش هزینه‌های مستقیم و غیرمستقیم: فرآیند سنتی لیچینگ با سیانید، علاوه بر هزینه خود ماده شیمیایی، هزینه‌های هنگفتی در زمینه مدیریت ریسک، خنثی‌سازی پساب (Cyanide detoxification)، بیمه‌های زیست‌محیطی و پایش مداوم به شرکت‌ها تحمیل می‌کند. این هزینه‌ها بخشی از( - All-in Sustaining Cost AISC) را تشکیل می‌دهند. استفاده از trichloroisocyanuric acid ( (یک ضدعفونی کننده استخر) که ارزان و ایمن است، به طور بالقوه می‌تواند هزینه‌های عملیاتی (OPEX) را کاهش دهد.

تحلیل کمی هزینه: بر اساس گزارش‌های صنعتی از شرکت‌هایی مانند Barrick Gold وNewmont، هزینه‌های مدیریت سیانید و آب می‌تواند بین ۴۰ تا ۸۰ دلار به ازای هر اونس طلا به AISC اضافه کند. حذف این بخش از هزینه، به ویژه برای معادن با عیار پایین (low-grade) یا معادن حاشیه‌ای (marginal mines)، می‌تواند تفاوت بین سودآوری و زیان‌دهی باشد. با قیمت طلای ۲,30۰ دلار، کاهش ۵۰ دلاری در AISC (که به طور میانگین در صنعت حدود ۱,۳۵۰ دلار است) می‌تواند حاشیه سود را حدود ۴ درصد افزایش دهد.

تأثیر بر ارزش‌گذاری شرکت‌های معدنی و ریسکESG: مهم‌ترین تأثیر این فناوری، کاهش ریسک ESG است. یک نشت سیانید می‌تواند منجر به توقف فعالیت، جریمه‌های چند صد میلیون دلاری و سقوط قیمت سهام شرکت شود. شرکت‌هایی که این فناوری جدید را اتخاذ کنند، می‌توانند ریسک‌پروفایل خود را به شدت بهبود بخشیده و برای صندوق‌های سرمایه‌گذاری متمرکز بر ESG جذاب‌تر شوند. این امر به نوبه خود می‌تواند هزینه سرمایه (Cost of Capital) آن‌ها را کاهش داده و به ضریب P/E بالاتری در ارزش‌گذاری سهام منجر شود.

۲. انقلابی در معدنکاری شهری

پتانسیل کمی بازیافت از زباله‌های الکترونیکی: بر اساس گزارشGlobal E-waste Monitor، پیش‌بینی می‌شود حجم زباله‌های الکترونیکی تولیدی سالانه تا سال ۲۰۲۵ به حدود ۸۲ میلیون تن برسد. محتوای طلای موجود در این زباله‌ها حدود ۵۰۰ تا ۶۰۰ تن در سال تخمین زده می‌شود که ارزشی معادل 37 تا 45 میلیارد دلار (با قیمت ۲,30۰ دلار/اونس) دارد.

حل مشکل گزینش‌پذیری: چالش اصلی در بازیافت طلا از زباله‌های الکترونیکی، جداسازی آن از فلزات پایه دیگر مانند مس، قلع و نیکل است. فرآیندهای فعلی (مانند پیرومتالورژی یا هیدرومتالورژی) پیچیده، پرهزینه و انرژی‌بر هستند. نوآوری کلیدی این گزارش، "جاذب پلیمری غنی از گوگرد" با گزینش‌پذیری بالا است. این ویژگی می‌تواند هزینه‌های جداسازی و خالص‌سازی را به شدت کاهش داده و نرخ بازیابی را افزایش دهد.

ایجاد یک جریان درآمدی جدید: اگر این فناوری بتواند تنها ۱۰ درصد از طلای موجود در زباله‌های الکترونیکی جهانی را با هزینه‌ای رقابتی بازیابی کند، این به معنای ورود سالانه ۵۰ تا ۶۰ تن طلای جدید به بازار است. این حجم معادل تولید سالانه یک کشور معدنی متوسط مانند پرو یا مکزیک است و می‌تواند بر تعادل عرضه و تقاضای جهانی در بلندمدت تأثیر بگذارد.

۳. ابعاد ژئوپلیتیک و زنجیره تأمین

کاهش وابستگی به معدنکاری سنتی: کشورهای مصرف‌کننده عمده طلا (مانند چین، هند و کشورهای غربی) می‌توانند با توسعه صنعت معدنکاری شهری، بخشی از نیاز خود را از منابع داخلی تأمین کرده و وابستگی به واردات از مناطق بی‌ثبات سیاسی یا کشورهایی با استانداردهای زیست‌محیطی پایین را کاهش دهند. این امر یک مزیت استراتژیک در امنیت زنجیره تأمین محسوب می‌شود.

مقابله با معدنکاری غیرقانونی: اشاره گزارش به همکاری با پرو برای معادن artisanal بسیار حائز اهمیت است. این معادن بزرگترین منبع آلودگی جیوه در جهان هستند. ارائه یک جایگزین ارزان، ایمن و کارآمد می‌تواند به دولت‌ها ابزاری قدرتمند برای رسمی‌سازی این بخش، کاهش تخریب محیط زیست (به ویژه در جنگل‌های آمازون) و قطع منابع مالی گروه‌های غیرقانونی بدهد.

این فناوری در صورت موفقیت در مقیاس صنعتی، یک تغییردهنده بازی (Game-Changer) خواهد بود. تأثیر آن صرفاً بر کاهش هزینه نیست، بلکه یک ابزار کاهش ریسک سیستماتیک برای کل صنعت طلا است. برای تحلیلگران بازار، این گزارش چند سیگنال کلیدی دارد:

کوتاه‌مدت (2-1 سال): باید شرکت‌های معدنی و بازیافتی که برای پروژه‌های پایلوت با دانشگاه Flinders همکاری می‌کنند را به دقت زیر نظر گرفت. موفقیت این پروژه‌ها می‌تواند یک کاتالیزور قوی برای رشد قیمت سهام آن‌ها باشد.

میان‌مدت (5-3 سال): در صورت تجاری‌سازی، شاهد تغییر در مدل‌های هزینه و ارزیابی ریسک ESG در صنعت خواهیم بود. شرکت‌های پیشگام در این زمینه، مزیت رقابتی پایداری کسب خواهند کرد.

بلندمدت (۵+ سال): عرضه طلا از منابع ثانویه (e-waste) می‌تواند به یک فاکتور معنادار در مدل‌های عرضه و تقاضای جهانی تبدیل شود و به طور بالقوه از نوسانات شدید قیمت ناشی از اختلال در عرضه اولیه بکاهد.

این نوآوری فراتر از یک بهبود تدریجی است؛ این یک گام به سوی اقتصاد چرخشی و پایدار در یکی از سنتی‌ترین بازارهای کامودیتی جهان است.

جمع‌بندی

این گزارش یک پیشرفت علمی مهم در زمینه استخراج طلا را معرفی می‌کند که می‌تواند پیامدهای گسترده‌ای برای صنعت معدنکاری، بازیافت و محیط زیست داشته باشد.

پژوهشگران دانشگاه Flinders روشی دو مرحله‌ای ابداع کرده‌اند که با استفاده از مواد شیمیایی ارزان، ایمن و در دسترس، جایگزینی پایدار برای فرآیندهای سمی مبتنی بر سیانید و جیوه ارائه می‌دهد. این روش نه تنها در استخراج طلا از سنگ معدن، بلکه در بازیافت آن از زباله‌های الکترونیکی نیز کارایی بالایی از خود نشان داده است و اکنون در آستانه ورود به فاز آزمایشی در مقیاس صنعتی قرار دارد.

نکات کلیدی

جایگزینی ایمن برای مواد سمی: به جای سیانید و جیوه، از یک ترکیب ضدعفونی‌کننده آب (trichloroisocyanuric acid) استفاده می‌شود که خطرات زیست‌محیطی و انسانی را به شدت کاهش می‌دهد.

نوآوری در جداسازی: توسعه یک جاذب پلیمری هوشمند و گزینش‌پذیر که طلا را به طور خاص از مخلوط‌های پیچیده فلزی جدا کرده و قابلیت بازیافت و استفاده مجدد دارد.

کاربرد دوگانه: این فناوری هم برای معادن سنتی (به ویژه معادن کوچک‌مقیاس) و هم برای صنعت رو به رشد "معدنکاری شهری" (بازیافت زباله‌های الکترونیکی) قابل استفاده است.

پتانسیل اقتصاد چرخشی: این روش با بازیابی فلزات گرانبها از پسماندها، به کاهش نیاز به استخراج اولیه و حفظ منابع طبیعی کمک شایانی می‌کند.

تأیید و همکاری بین‌المللی: این روش در همکاری با متخصصانی از ایالات متحده و پرو بر روی نمونه‌های واقعی سنگ معدن نیز اعتبارسنجی شده است که نشان‌دهنده پتانسیل کاربرد جهانی آن است.

توصیه‌ها

برای فعالان صنعت: شرکت‌های معدنی و بازیافت باید به طور جدی امکان‌سنجی فنی و اقتصادی این فناوری را برای عملیات خود بررسی کرده و برای همکاری‌های استراتژیک با مراکز تحقیقاتی پیش‌قدم شوند.

برای سرمایه‌گذاران: رصد شرکت‌هایی که به عنوان پذیرندگان اولیه (Early Adopters) این نوع فناوری‌های سبز عمل می‌کنند، می‌تواند فرصت‌های سرمایه‌گذاری جذابی با در نظر گرفتن مزایای بلندمدت ESG و کاهش ریسک فراهم آورد.

برای نهادهای نظارتی: دولت‌ها و سازمان‌های بین‌المللی می‌توانند با ارائه مشوق‌هایی برای پذیرش این فناوری‌ها، روند گذار به سوی معدنکاری پاک و مسئولانه را تسریع بخشند.