Haut

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 1284 (2023) Citer cet article

5711 Accès

2 citations

38 Altmétrique

Détails des métriques

Il est urgent de développer une technologie de récupération de l’or respectueuse de l’environnement, efficace et hautement sélective afin de maintenir des environnements durables et d’améliorer l’utilisation des ressources. Nous rapportons ici un paradigme de récupération de l'or induit par des additifs, basé sur le contrôle précis de la transformation réciproque et de l'assemblage instantané des adduits coordonnés de deuxième sphère formés entre la β-cyclodextrine et les anions tétrabromoaurate. Les additifs déclenchent un processus d'assemblage rapide en co-occupant la cavité de liaison de la β-cyclodextrine avec les anions tétrabromoaurate, conduisant à la formation de polymères supramoléculaires qui précipitent à partir de solutions aqueuses sous forme de cocristaux. L'efficacité de la récupération de l'or atteint 99,8 % lorsque le dibutyl carbitol est utilisé comme additif. Cette cocristallisation est très sélective pour les anions tétrabromoaurate plans carrés. Dans un protocole de récupération de l'or à l'échelle du laboratoire, plus de 94 % de l'or présent dans les déchets électroniques a été récupéré à des concentrations d'or aussi basses que 9,3 ppm. Ce protocole simple constitue un paradigme prometteur pour la récupération durable de l'or, caractérisé par une consommation d'énergie réduite, des intrants à faible coût et l'évitement de la pollution environnementale.

L’or, élément indispensable à la société humaine depuis des temps immémoriaux, est largement utilisé dans la fabrication de monnaie et de bijoux1, la fabrication électronique2, la production de médicaments3 et la synthèse chimique4. Cependant, l’exploitation de l’or est notoirement connue pour être l’une des industries les plus destructrices pour l’environnement dans le monde d’aujourd’hui. Des quantités massives de cyanure5 et de mercure6 sont utilisées chaque année pour extraire l’or des minerais, ce qui entraîne d’énormes flux de déchets contaminés par du cyanure mortel et des métaux lourds, ainsi que des quantités colossales d’émissions de carbone et une consommation d’énergie excessive. Afin de développer des technologies durables pour la production et la récupération de l’or, de nombreuses méthodes alternatives7, basées sur l’extraction sélective ou l’adsorption de l’or à partir de solutions de lixiviation, ont été développées. Ces méthodes comprennent la lixiviation des déchets électroniques (déchets électroniques) et des minerais d'or avec un seul réactif d'extraction organique8,9,10,11,12/inorganique13, ou des combinaisons spécifiques14,15 de réactifs d'extraction et de solvants organiques, sans oublier l'adsorption de substances ioniques. complexes d'or avec des structures métallo-organiques16,17 et des polymères18,19,20. En tant qu'approche alternative à l'extraction et à l'adsorption, la co-précipitation sélective21,22,23,24 basée sur la coordination de la seconde sphère25,26 s'est avérée de plus en plus populaire pour la séparation des métaux en raison de ses avantages significatifs (par exemple, opération simple, facilité d'industrialisation, consommation d'énergie minimale). consommation et zéro émission dangereuse.

La coordination de première sphère27, avancée au début du XXe siècle par le prix Nobel de chimie Alfred Werner, fait référence aux interactions de liaison de coordination entre les ligands de la première sphère de coordination et les métaux de transition. Sous l'égide de la chimie supramoléculaire28,29 et de la chimie hôte-invité30,31, l'étude de la coordination de la deuxième sphère32,33,34, qui implique les interactions non covalentes entre le ligand de la première sphère et une molécule macrocyclique en tant que ligand de la deuxième sphère, a été étudiée. explosé au cours des dernières décennies. Dans ce contexte, de nombreux récepteurs macrocycliques bien conçus, par exemple les éthers couronnes32, les cyclodextrines35,36, les calixarènes37, les cucurbiturilles38 et autres39,40, sont apparus comme des ligands de coordination prometteurs de deuxième sphère, permettant la modulation des propriétés chimiques et physiques des métaux de transition. complexes. Ces macrocycles présentent une reconnaissance très spécifique pour des complexes cationiques métalliques particuliers, notamment ceux contenant Rh+ 41, Ru2+ 42, Gd3+ 43 et Yb3+ 44, et servent également de récepteurs anioniques45,46,47 pour les complexes métalliques chargés négativement, tels que [ReO4] − 48, [CdCl4]2− 49, [PtCl6]2− 50, polyoxométalates51 et autres52. Le contrôle précis de l’assemblage et de la transformation réciproque de ces adduits coordonnés par la seconde sphère reste cependant un défi. Certains des adduits coordonnés de deuxième sphère présentent53 une cristallinité unique, une propriété qui ouvre la voie à l’utilisation de la coordination de deuxième sphère pour recycler les métaux précieux des déchets électroniques. En utilisant ce protocole, nous avons séparé54,55 l’or des minerais où l’α-cyclodextrine agit préférentiellement comme coordinateur de deuxième sphère pour le tétrabromoaurate de potassium hydraté. En ce qui concerne la récupération pratique de l'or, ce protocole souffre cependant encore de plusieurs limitations, notamment le fait que (i) une teneur élevée en or ([KAuBr4] > 6 mM) dans la solution de lixiviation est requise, (ii) des les ions potassium sont obligatoires, (iii) une concentration élevée d'acide dans la solution de lixiviation empêche la formation de co-précipités, (iv) l'efficacité de la récupération de l'or est inférieure à 80 % lorsqu'elle est effectuée à température ambiante, et (v) le coût de α -cyclodextrine est relativement élevée. Par conséquent, le développement d’une technologie de séparation de l’or plus efficace et plus économique, alignée sur une récupération pratique de l’or, est important et nécessaire.