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Nature Communications volume 14, número do artigo: 1284 (2023) Citar este artigo

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O desenvolvimento de uma tecnologia de recuperação de ouro amiga do ambiente, eficiente e altamente selectiva é urgentemente necessário para manter ambientes sustentáveis ​​e melhorar a utilização dos recursos. Aqui relatamos um paradigma de recuperação de ouro induzido por aditivos baseado no controle preciso da transformação recíproca e montagem instantânea dos adutos coordenados de segunda esfera formados entre β-ciclodextrina e ânions tetrabromoaurato. Os aditivos iniciam um processo de montagem rápido ao co-ocupar a cavidade de ligação da β-ciclodextrina juntamente com os ânions tetrabromoaurato, levando à formação de polímeros supramoleculares que precipitam de soluções aquosas como cocristais. A eficiência da recuperação do ouro chega a 99,8% quando o dibutilcarbitol é utilizado como aditivo. Esta cocristalização é altamente seletiva para ânions tetrabromoaurato quadrados-planares. Num protocolo de recuperação de ouro à escala laboratorial, mais de 94% do ouro presente nos resíduos eletrónicos foi recuperado em concentrações de ouro tão baixas como 9,3 ppm. Este protocolo simples constitui um paradigma promissor para a recuperação sustentável do ouro, apresentando consumo reduzido de energia, insumos de baixo custo e evitando a poluição ambiental.

O ouro, um elemento indispensável na sociedade humana desde tempos imemoriais, é amplamente utilizado na fabricação de moedas e joias1, na fabricação de eletrônicos2, na produção de medicamentos3 e na síntese química4. A mineração de ouro, no entanto, é conhecida por ser uma das indústrias mais destrutivas do ponto de vista ambiental no mundo de hoje. Quantidades enormes de cianeto5 e mercúrio6 são utilizadas para extrair ouro dos minérios todos os anos, resultando em enormes fluxos de resíduos contaminados com cianeto letal e metais pesados, juntamente com quantidades colossais de emissões de carbono e consumo excessivo de energia. A fim de desenvolver tecnologias sustentáveis ​​para a produção e recuperação de ouro, foram desenvolvidos muitos métodos alternativos7, baseados na extracção selectiva ou adsorção de ouro a partir de soluções de lixiviação. Esses métodos incluem a lixiviação de resíduos eletrônicos (e-lixo) e minérios de ouro com um único reagente de extração orgânico8,9,10,11,12/inorgânico13, ou combinações específicas14,15 de reagentes de extração e solventes orgânicos, sem falar na adsorção de íons complexos de ouro com estruturas metal-orgânicas16,17 e polímeros18,19,20. Como uma abordagem alternativa para extração e adsorção, a co-precipitação seletiva baseada na coordenação da segunda esfera25,26 tem se mostrado cada vez mais popular para separações de metais dadas as suas vantagens significativas - por exemplo, operação simples, facilidade de industrialização, consumo mínimo de energia consumo e zero emissões perigosas.

A coordenação de primeira esfera27, avançada no início do século XX pelo Prêmio Nobel de Química, Alfred Werner, refere-se às interações de ligação coordenativa entre ligantes de esfera de primeira coordenação e metais de transição. Sob a égide da química supramolecular28,29 e hospedeiro-convidado30,31, a investigação da coordenação da segunda esfera32,33,34, que envolve as interações não covalentes entre o ligante da primeira esfera e uma molécula macrocíclica como o ligante da segunda esfera, tem disparou durante as últimas décadas. Neste contexto, muitos receptores macrocíclicos bem elaborados, por exemplo, éteres de coroa32, ciclodextrinas35,36, calixarenos37, cucurbiturilas38 e outros39,40 emergiram como promissores ligantes de coordenação de segunda esfera, permitindo a modulação das propriedades químicas e físicas do metal de transição complexos. Esses macrociclos exibem reconhecimento altamente específico para complexos catiônicos metálicos específicos, incluindo aqueles contendo Rh+ 41, Ru2+ 42, Gd3+ 43 e Yb3+ 44, bem como servem como receptores de ânions45,46,47 para complexos metálicos carregados negativamente, como [ReO4] − 48, [CdCl4]2− 49, [PtCl6]2− 50, polioxometalatos51 e outros52. O controle preciso da montagem e da transformação recíproca desses adutos coordenados pela segunda esfera, no entanto, permanece um desafio. Alguns dos adutos coordenados pela segunda esfera exibem53 cristalinidade única, uma propriedade que abre caminho para o uso da coordenação da segunda esfera para reciclar metais preciosos do lixo eletrônico. Empregando este protocolo, separamos o ouro dos minérios onde a α-ciclodextrina atua preferencialmente como um coordenador de segunda esfera para o tetrabromoaurato de potássio hidratado. Quando se trata de recuperação prática de ouro, este protocolo, no entanto, ainda sofre de diversas limitações, incluindo o fato de que (i) é necessário um alto teor de ouro ([KAuBr4] > 6 mM) na solução de lixiviação, (ii) adicional íons potássio são obrigatórios, (iii) uma alta concentração de ácido na solução de lixiviação evita a formação de coprecipitados, (iv) a eficiência da recuperação de ouro é inferior a 80% quando realizada em temperatura ambiente e (v) o custo de α -ciclodextrina é relativamente alta. Assim, o desenvolvimento de uma tecnologia de separação de ouro mais eficiente e económica, alinhada com a recuperação prática do ouro, é significativo e necessário.