根据联合国最近的一份报告，如果将全世界一年产生的 6200 万吨电子垃圾装载到垃圾车中，它们首尾相连可以绕地球一圈。而在那场可怕的交通堵塞中，将隐藏着惊人数量的贵金属，包括黄金——黄金在电子产品中至关重要，因为它能导电，可以拉伸成细丝，而且不易腐蚀。现代 iPhone 的摄像头、电路板和 USB-C 连接器中都含有黄金。按重量计算，手机中的黄金含量比普通金矿矿石中的含量还要高。
但是，从废弃电子产品中提取贵金属是一项艰苦的业务。回收设施使用高能耗的冶炼厂，用极高的热量处理电子垃圾。或者使用腐蚀性试剂将大块电子产品分解成充满金属离子的液体。这种方法随后需要复杂的电化学过程和有毒处理才能以金属形式提取有价值的元素。为了寻找更环保的方法，以跳过那些额外的步骤，材料科学家们走上了一些不寻常的道路。例如，一种由乳清蛋白（奶酪副产品）制成的气凝胶可以从浸泡在酸液中的计算机主板中捕获金离子。
一项实验性海绵，在美国国家科学院院刊中描述，将氧化石墨烯（一种碳和氧分子的薄片）与壳聚糖（一种从虾壳中提取的糖）结合起来，以滤出黄金。由于壳聚糖能够自发地附着在碳片上，因此这种海绵基本上是自组装的。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和思想的具有影响力的故事能够延续下去。
在他们的初步实验中，研究作者使用这种海绵过滤含有金离子的水。当金颗粒在材料的分子网格中堆积时，淡黄色的液体变得清澈。一旦进入网格，离子就会与壳聚糖发生反应，壳聚糖作为一种天然还原剂，有助于将黄金还原回金属形式。
黄金（黄色）镶嵌在石墨烯-壳聚糖海绵中。
寇阳
研究人员还在部分处理过的电子垃圾上测试了这种海绵；当他们将液体的酸度提高到 pH 值 3 时，海绵中的壳聚糖捕获了剩余的黄金，同时忽略了其他金属。尽管它需要酸性环境才能工作，但这种海绵可以消除对进一步处理的需求，而进一步处理可能依赖于氰化物等有毒物质从液体中获得金属金。“我们的方法可以直接从废料混合物中高效回收黄金，”研究的共同作者、新加坡国立大学材料科学家达里亚·安德烈耶娃-鲍姆勒和康斯坦丁·诺沃肖洛夫说。
这种新材料是有史以来最有效的黄金吸附剂之一。（“吸附”类似于更常见的“吸收”，但吸附物积聚在表面，而吸收物则被内化。这就像下巴上的芥末酱球和刚吃下的热狗之间的区别。）这种海绵从黄金浓度低至百万分之三的液体中，按重量计算，收集了高达 99.5% 的黄金。
“据我所知，这是一个创纪录的高值，”苏黎世联邦理工学院物理学家拉斐尔·梅曾加说，他是乳清蛋白气凝胶研究的作者之一，但并未参与石墨烯-壳聚糖研究。他指出，尽管这种海绵非常高效，但制造它所需的组件并不便宜，他质疑它是否会成为“在实际操作条件下”可行的选择。诺沃肖洛夫和安德烈耶娃-鲍姆勒表示，将这项技术应用于工业规模的使用，“确实是我们研究的下一步”。