중국 과학 아카데미 광저우 에너지 전환 연구소와 남중국 과기대학의 연구진이 오래된 휴대전화에서 금을 회수하는 새로운 방법을 발표했다. 이 방법은 20분 만에 금을 추출하며, 비용이 낮고 환경 친화적이다. 계산에 따르면, 10kg의 폐 전화 회로판에서는 약 1.4g의 금을 회수할 수 있으며, 총 비용은 약 72달러에 이른다. 즉, 온스당 금을 추출하는 데 드는 비용은 1,455달러로, 시장에서의 금 가격의 3분의 1에 해당한다. 이는 전자 폐기물에서 금을 재활용하는 데 있어 지금까지 가장 낮은 비용이다.
전자 폐기물은 더 이상 사용 가치가 없는 컴퓨터, 휴대전화, 가전제품, 의료 기기 등의 전자 제품을 의미한다. 이는 세계에서 가장 빠르게 증가하는 폐기물 종류이다. 유엔의 글로벌 전자 폐기물 감시 보고서에 따르면, 2024년 전자 폐기물의 양은 6200만 톤에 이를 것으로 예상되며, 이는 2010년의 거의 두 배에 해당한다. 이러한 엄청난 양의 폐기물은 문자 그대로 금광이며, 금은 높은 전도성, 안정성 및 훌륭한 내식성을 가지고 있어 중앙 처리 장치(CPU)와 회로판 생산에 사용된다. 이 귀금속 덕분에 전자 폐기물 채굴은 수익성이 좋은 산업이 되었다.
하지만 현재의 방법은 주로 부식성 또는 독성이 높은 화학 물질, 예를 들어 청산을 사용하여 환경과 인체 건강에 해를 끼친다. 이를 해결하기 위해 연구팀은 “자기 촉매” 메커니즘에 기반한 공정을 개발했다. 즉, 외부 촉매를 사용하지 않고 귀금속을 촉매로 변형시켜 반응을 활성화하고 용해 과정을 가속화한다.
구체적으로 연구팀은 과산화칼륨모노황산염(PMS)과 염화칼륨(KCl)으로 구성된 용액을 사용했다. 이 용액이 금 또는 팔라듐(백금군의 귀금속으로 회로판 제조에 자주 사용됨) 표면과 접촉하면, 금속 자체가 촉매 역할을 한다. 금속 표면에서 PMS와 염화 이온(Cl⁻)이 활성화되어 단일 산소 및 차아염소산(HOCl)과 같은 높은 활성 산화제가 생성된다. 이러한 산화제는 금속 원자를 분해하여 Cl⁻ 이온이 결합하여 용액에 용해되도록 한다. 이후 용해된 금속은 간단한 환원 및 정제 과정을 통해 회수되어 고순도의 금으로 추출될 수 있다.
연구팀에 따르면, 이 방법은 폐기된 중앙 처리 장치(CPU)와 인쇄 회로판(PCB)에서 98.2% 이상의 금 추출 효율을 달성하며, 팔라듐 회수율은 93.4%에 이른다. 연구진은 금 회수의 비용 효율성도 강조했다. 왜냐하면, 1월 7일 기준 세계 금 가격은 온스당 4,455달러로, 이번 세기 말까지 10,000달러 이상으로 증가할 것으로 예상되기 때문이다. 이외에도 새로운 공정은 상온에서 반응이 이루어져 추가 전원이 필요 없기 때문에 에너지 소비가 약 62.5% 감소하며, 비싼 촉매를 사용하지 않기 때문에 시약 비용도 93% 이상 절감된다. 또한, 새로운 방법은 기존 기술에 비해 훨씬 적은 폐기물을 생성한다.
China Science Daily에 따르면, 이 연구는 전자 폐기물에서 귀금속을 회수하기 위한 지속 가능하고 효율적인 재활용 방법을 제공한다. 대규모로 확장할 수 있는 이 방법은 광산 채굴에 대한 의존도를 줄이고 귀금속 회수 산업의 친환경적이고 진보된 방법으로의 전환을 촉진할 수 있다.