Новая технология позволяет извлекать палладий из электронных отходов без кислот и нагрева

Палладий остаётся одним из ключевых металлов современной экономики. Он используется в электронике, полупроводниковой промышленности, автомобильных катализаторах и водородных топливных элементах. Даже в микроскопических количествах этот металл проявляет высокую каталитическую активность, позволяя снижать уровень загрязнения и повышать энергоэффективность промышленных процессов. Однако глобальные поставки палладия зависят от ограниченного числа стран, что делает рынок уязвимым к сбоям, а переработка отработанных катализаторов и электронных отходов по-прежнему остаётся экологически и технологически сложной задачей.

В Южной Корее ежегодно образуются значительные объёмы электронных отходов и использованных катализаторов, содержащих палладий. При этом отсутствие доступных и экологически безопасных методов извлечения приводит к тому, что большая часть ценного металла фактически теряется. Новая разработка учёных Корейского института науки и технологий (KIST) может изменить эту ситуацию.

Исследовательская группа под руководством доктора Чжэ-Ву Чоя и доктора Джин Ён Кима представила технологию извлечения палладия на основе нанолистов титанового максенового материала (TiOx/Ti₃C₂Tx). Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Functional Materials. В отличие от большинства существующих зарубежных технологий, которые требуют использования сильных кислот и подходят лишь для узкого спектра промышленных стоков, новый метод эффективно работает даже в слабокислой среде — именно такой тип сточных вод наиболее распространён в реальных производственных условиях.

В основе технологии лежит особая структура наноматериала: на его поверхности формируются плотно расположенные нанокластеры оксида титана с кислородными вакансиями. Это позволяет быстро и избирательно связывать ионы палладия. В ходе экспериментов учёным удалось извлечь палладий чистотой 99,9% всего за 30 минут, причём без применения токсичных реагентов и без использования электроэнергии. Металл при этом самопроизвольно восстанавливается до металлического состояния, что позволяет отделять его простой фильтрацией.

Такой подход существенно снижает энергетические затраты и углеродный след процесса. По оценкам разработчиков, выбросы CO₂ при использовании новой технологии могут быть на 80% ниже, чем при традиционных методах, основанных на кислотной обработке и высоких температурах. Дополнительным преимуществом стала рекордная адсорбционная способность материала — 1983 мг палладия на грамм адсорбента, что является одним из лучших показателей в мире. При этом материал сохраняет около 90% эффективности даже после более чем десяти циклов повторного использования.

Важно и то, что извлечённый палладий не становится «конечным продуктом» переработки. Полученный композит палладиевых нанолистов может повторно использоваться в качестве катализатора для выделения водорода. Это открывает путь к созданию замкнутых циклов использования драгоценных металлов, где отходы электроники и промышленности превращаются в ресурс для производства чистой энергии.

Разработчики подчёркивают универсальность технологии. Она может применяться не только для извлечения палладия из электронных отходов — смартфонов, печатных плат и другой техники, — но и для его повторного использования в нефтехимии, автомобилестроении, водородной энергетике и других отраслях.

По словам доктора Чжэ-Ву Чоя, представленная разработка может стать важным шагом к снижению зависимости от импорта драгоценных металлов и укреплению ресурсной безопасности. В дальнейшем команда планирует создать модульные системы, способные работать в режиме реального времени и очищать промышленные сточные воды, содержащие палладий. Также ведётся работа по адаптации технологии для извлечения других ценных металлов — платины, золота и серебра.

Доктор Джин Ён Ким отмечает, что исследование подтвердило принципиально иной подход к отходам: восстановленный палладий способен не просто возвращаться в промышленный оборот, но и служить высокоэффективным электрохимическим катализатором для производства водорода. Это позволяет рассматривать электронные и промышленные отходы не как экологическую проблему, а как основу для устойчивой ресурсной экосистемы и развития чистой энергетики.