Un team di chimici in Canada ha sviluppato un modo per elaborare i metalli senza utilizzare solventi e reagenti tossici.

Il sistema, che consuma anche molta meno energia rispetto alle tecniche convenzionali, potrebbe ridurre notevolmente l'impatto ambientale della produzione di metalli da materie prime o dall'elettronica post-consumo.

"In un momento in cui i depositi naturali di metalli sono in declino, c'è un grande interesse nel migliorare l'efficienza della raffinazione e del riciclaggio dei metalli, ma vengono sviluppate poche tecnologie dirompenti, "dice Jean-Philip Lumb, professore associato presso il Dipartimento di Chimica della McGill University. "Questo è ciò che rende il nostro progresso così importante."

La scoperta nasce da una collaborazione tra Lumb e Tomislav Friscic alla McGill di Montreal, e Kim Baines della Western University di Londra, Ont. In un articolo pubblicato di recente su Progressi scientifici , i ricercatori delineano un approccio che utilizza molecole organiche, al posto del cloro e dell'acido cloridrico, per aiutare a purificare il germanio, un metallo ampiamente utilizzato nei dispositivi elettronici. Esperimenti di laboratorio dei ricercatori hanno dimostrato che la stessa tecnica può essere utilizzata con altri metalli, compreso lo zinco, rame, manganese e cobalto.

La ricerca potrebbe segnare un'importante pietra miliare per il movimento della "chimica verde", che cerca di sostituire i reagenti tossici utilizzati nella produzione industriale convenzionale con alternative più rispettose dell'ambiente. La maggior parte dei progressi in questo settore ha riguardato la chimica organica - la sintesi di composti a base di carbonio utilizzati nei prodotti farmaceutici e nelle materie plastiche, Per esempio.

"Le applicazioni della chimica verde sono molto indietro nel settore dei metalli, " Lumb dice. "Eppure i metalli sono importanti per la sostenibilità quanto qualsiasi composto organico. Per esempio, i dispositivi elettronici richiedono numerosi metalli per funzionare."

Prendendo una pagina dalla biologia

Non esiste un solo minerale ricco di germanio, quindi è generalmente ottenuto dalle operazioni minerarie come componente minore in una miscela con molti altri materiali. Attraverso una serie di processi, quella miscela di materia può essere ridotta a germanio e zinco.

"Attualmente, per isolare il germanio dallo zinco, è un processo piuttosto brutto, " spiega Baines. Il nuovo approccio sviluppato dai chimici McGill e occidentali "consente di ottenere il germanio dallo zinco, senza quei brutti processi."

Per realizzare questo, i ricercatori hanno preso una pagina dalla biologia. Il laboratorio di Lumb per anni ha condotto ricerche sulla chimica della melanina, la molecola nel tessuto umano che dona alla pelle e ai capelli il loro colore. La melanina ha anche la capacità di legarsi ai metalli. "Abbiamo posto la domanda:'Ecco questo biomateriale con una funzione squisita, sarebbe possibile usarlo come progetto per nuovi, tecnologie più efficienti?'"

Gli scienziati si sono uniti per sintetizzare una molecola che imita alcune delle qualità della melanina. In particolare, questo "cofattore organico" funge da mediatore che aiuta ad estrarre il germanio a temperatura ambiente, senza usare solventi.

Prossimo passo:scala industriale

Il sistema attinge anche all'esperienza di Friscic in meccanochimica, un ramo emergente della chimica che si basa sulla forza meccanica - piuttosto che sui solventi e sul calore - per promuovere le reazioni chimiche. I barattoli di macinazione contenenti sfere di acciaio inossidabile vengono agitati ad alta velocità per aiutare a purificare il metallo.

"Questo mostra come le collaborazioni possano naturalmente portare a un'innovazione orientata alla sostenibilità, " Dice Friscic. "La combinazione di una nuova chimica elegante con tecniche meccanochimiche prive di solventi ci ha portato a un processo più pulito in virtù dell'elusione della lavorazione a base di cloro, ma elimina anche la generazione di rifiuti di solventi tossici"

Il prossimo passo nello sviluppo della tecnologia sarà dimostrare che può essere distribuita economicamente su scala industriale, per una gamma di metalli.

"C'è un'enorme quantità di lavoro che deve essere fatto per arrivare da dove siamo ora a dove dobbiamo andare, " dice Lumb. "Ma la piattaforma funziona su molti tipi diversi di metalli e ossidi metallici, e pensiamo che possa diventare una tecnologia adottata dall'industria. Siamo alla ricerca di parti interessate con cui collaborare per portare avanti questa tecnologia".