Gold-Recycling

Selektives Herauslösen von elementarem Gold aus Metallmischungen in organischer Lösung

17.12.2018 - Finnland

Die Rückgewinnung von Edelmetallen aus Elektroschrott ("Urban Mining") wird immer wichtiger, aber es gibt noch kaum umweltfreundliche Prozesse, die sich wirtschaftlich wirklich lohnen. Jetzt haben finnische Wissenschaftler in einer internationalen Kooperation genauer unter die Lupe genommen, wie bestimmte schwefelhaltige Verbindungen Gold auflösen können. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie ausführen, könnte eine solche Thiol-unterstützte Goldauslaugung selektiv und rasch durchgeführt werden.

Klassisch wird Gold-"Schrott" durch erneutes Schmelzen recycelt: Bei Zahngold und Schmuck liegt der Recycling-Anteil sogar nahe 100%. Aus Handys, Computern und anderen Elektronik-Kleingeräten ist die Wiedergewinnung der dort verbauten Edelmetalle viel schwieriger. Die Recycling-Quote liegt noch im unteren zweistelligen Bereich. Ihr relativer Anteil in Elektronikschrott ist einfach zu gering, als dass sich das Urban Mining wirtschaftlich tatsächlich lohnte.

Der Rohstoff Gold wird normalerweise hydrometallurgisch durch Cyanidlaugung gewonnen. Diese Methode produziert Berge von Sondermüll und ist nicht besonders selektiv. Daher geht man seit einiger Zeit darauf über, Gold als Komplex in organischen Lösungen aufzulösen: Dafür sind Schwefelverbindungen gut geeignet. Allerdings muss das Verfahren skalierbar sein und giftige Abfälle vermeiden. Timo Repo an der Universität von Helsinki und Kollegen haben jetzt die selektive Goldextraktion in organischen Lösungen genauer untersucht. Nach ihren Ergebnissen sollte es möglich sein, Gold mit Pyridinthiol-Verbindungen und Wasserstoffperoxid, dem organischen Lösungsmittel Dimethylformamid und – optional, zur Verringerung der Menge an Reagenzien – elementarem Schwefel aus Elektroschrott herauszulösen.

Bei Pyridinthiol handelt es sich um die stickstoffhaltige aromatische Verbindung Pyridin mit einer zusätzlichen Thiolgruppe, SH. Pyridinthiol komplexiert nicht nur elementare Goldatome, sondern bildet auch eine für Goldkomplexe sehr günstige gestreckte, lineare Struktur mit jeweils einem Pyridinthiol-Molekül an beiden Seiten des Goldatoms. Wird dieser Komplex oxidiert, entsteht daraus in ein stabiles Goldsalz in organischer Lösung. Dass genau zwei Moleküle als Liganden das Goldatom umgeben, ist typisch für dieses Edelmetall und begünstigt energetisch dessen Auflösung und Oxidation. Die Wissenschaftler beobachteten, dass sich Goldpulver, Folien oder Goldreste in Platinen innerhalb von 20 Minuten vollständig auflösten.

Wie selektiv ist die Auflösung und wie unterscheidet sich hier Gold von anderen Edelmetallen? Platin und Palladium verlieren bei der Oxidation zwei Elektronen, Gold nur eines. Daher sind sie bei der Methode nicht reaktiv genug. Bei Kupfer und Silber ist das anders: Beide Metalle bilden mit Pyridinthiolen Komplexe, wenn auch nicht so leicht. Daher extrahierten die Wissenschaftler nach etablierten Methoden zuerst Kupfer und Silber mit Ammoniak und Sulfatsalzlösungen, bevor sie selektiv das Gold mit den Pyridinthiolen aus einer Platine herauslösten.

Bei der genauen Betrachtung des Mechanismus dieser Goldauflösung stellten die Autoren fest, dass überraschend viele Nebenprodukte gebildet wurden. Einige davon schienen für den Ablauf der Reaktion sogar sehr bedeutend zu sein, elementarer Schwefel zum Beispiel. Dieser Umstand ließ sich sogar ausnutzen: Die Wissenschaftler fügten der Reaktion einfach Schwefel von außen hinzu und verminderten dadurch die einzusetzende Menge an Thiol-Reagenz. Mit dem Verfahren könnte Urban Mining effizienter werden.