เปลี่ยนขยะอิเล็กทรอนิกส์ให้เป็นทอง ด้วยเทคโนโลยี GCDE กับอนาคตใหม่ของการรีไซเคิล

ในยุคที่สมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์ เครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์ดิจิทัลกลายเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตประจำวันอย่างแยกไม่ออก โลกกำลังเผชิญกับปัญหาอีกด้านหนึ่งของความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี นั่นคือปริมาณขยะอิเล็กทรอนิกส์ หรือ E-waste ที่เพิ่มสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์จำนวนมากถูกเปลี่ยนใหม่ทั้งที่ยังใช้งานได้ หรือถูกทิ้งเมื่อเกิดความเสียหายเพียงเล็กน้อย เพราะการซ่อมแซมทำได้ยากและอาจมีค่าใช้จ่ายใกล้เคียงกับการซื้อเครื่องใหม่

รายงานด้านขยะอิเล็กทรอนิกส์ระดับโลกระบุว่า ในปี 2022 มนุษย์สร้างขยะอิเล็กทรอนิกส์มากถึงประมาณ 62 ล้านตัน และคาดว่าตัวเลขนี้จะเพิ่มเป็นราว 82 ล้านตันภายในปี 2030 ขณะที่สัดส่วนขยะซึ่งได้รับการเก็บรวบรวมและรีไซเคิลอย่างถูกต้องอาจลดลงเหลือเพียงประมาณร้อยละ 20 เท่านั้น นั่นหมายความว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมหาศาลอาจถูกนำไปฝังกลบ เผากลางแจ้ง หรือแยกชิ้นส่วนด้วยวิธีที่ไม่ปลอดภัย จนทำให้สารอันตรายอย่างตะกั่ว ปรอท และสารเคมีอื่น ๆ ปนเปื้อนลงสู่ดิน น้ำ และอากาศ

อย่างไรก็ตาม ภายในกองขยะที่ดูไร้ค่านั้นกลับซ่อนทรัพยากรล้ำค่าเอาไว้ โดยเฉพาะแผงวงจรพิมพ์ หรือ Printed Circuit Boards ซึ่งพบอยู่ในโทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าแทบทุกชนิด แผงวงจรเหล่านี้ประกอบด้วยโลหะหลายประเภท ตั้งแต่ทองแดง เงิน พัลลาเดียม ไปจนถึงทองคำ ซึ่งถูกนำมาใช้เพราะมีคุณสมบัตินำไฟฟ้าได้ดี ทนต่อการกัดกร่อน และช่วยให้อุปกรณ์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

แม้ทองคำในอุปกรณ์แต่ละชิ้นจะมีปริมาณเพียงเล็กน้อย แต่เมื่อรวบรวมแผงวงจรเป็นจำนวนมาก โลหะมีค่าเหล่านี้จะมีความเข้มข้นสูงกว่าที่พบในแร่ธรรมชาติอย่างน่าประหลาด แผงวงจรแต่ละประเภทมีองค์ประกอบแตกต่างกัน แต่โดยทั่วไปอาจมีทองคำตั้งแต่หลักสิบไปจนถึงประมาณ 250 กรัมต่อน้ำหนักหนึ่งตัน ขณะที่ขยะอิเล็กทรอนิกส์หนึ่งตันอาจมีทองคำเข้มข้นกว่าสินแร่ทองคำธรรมชาติหลายสิบถึงราวหนึ่งร้อยเท่า จึงไม่น่าแปลกที่กองอุปกรณ์เก่าจะได้รับฉายาว่าเป็น “เหมืองแร่ในเมือง” หรือ Urban Mine

ปัญหาสำคัญอยู่ที่การนำโลหะเหล่านี้กลับคืนมา วิธีรีไซเคิลแบบดั้งเดิมจำนวนหนึ่งต้องนำแผงวงจรไปถลุงในเตาที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส กระบวนการดังกล่าวใช้พลังงานมหาศาลและอาจปล่อยควัน ฝุ่นโลหะ รวมถึงก๊าซที่เป็นอันตราย หากโรงงานไม่มีระบบควบคุมมลพิษที่มีประสิทธิภาพ ส่วนกระบวนการทางเคมีบางรูปแบบก็อาศัยสารรุนแรง เช่น ไซยาไนด์ หรือปรอท ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อคนงานและสิ่งแวดล้อมได้หากมีการจัดการไม่เหมาะสม

ด้วยเหตุนี้ ทีมนักวิจัยจากคณะเคมี มหาวิทยาลัยเอดินบะระ ประเทศสกอตแลนด์ จึงพัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า Gold Copper Diamide Extraction หรือ GCDE เพื่อช่วยแยกทองคำและทองแดงออกจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ภายใต้สภาวะที่อ่อนโยนกว่าเดิม กระบวนการนี้ใช้หลักไฮโดรเมทัลลูร์จี ซึ่งเป็นการแยกโลหะด้วยสารละลายที่อุณหภูมิต่ำ แทนการหลอมทุกสิ่งรวมกันด้วยเตาเผาความร้อนสูง

หัวใจของเทคโนโลยี GCDE คือสารอินทรีย์ขนาดเล็กที่เรียกว่าไดเอไมด์ ซึ่งทำหน้าที่คล้าย “แม่เหล็กระดับโมเลกุล” แม้ว่ามันจะไม่ได้ดึงดูดโลหะด้วยแรงแม่เหล็กจริง ๆ แต่โครงสร้างของโมเลกุลสามารถเลือกจับไอออนของโลหะเป้าหมายได้อย่างจำเพาะ เมื่อเติมสารนี้ลงในสารละลายที่มีโลหะหลายชนิดปะปนกัน โมเลกุลไดเอไมด์จะจับกับทองคำและช่วยให้แยกออกจากโลหะอื่นได้ง่ายขึ้น จากนั้นจึงสามารถปรับกระบวนการเพื่อกู้คืนทองแดงและโลหะชนิดอื่นเป็นลำดับต่อไป

ความสามารถในการเลือกจับโลหะอย่างเฉพาะเจาะจงช่วยลดปัญหาการปนเปื้อนข้ามระหว่างโลหะแต่ละชนิด และอาจทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้นโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติมหลายขั้น ที่สำคัญ สารจับโลหะบางส่วนยังสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ จึงช่วยลดการใช้สารเคมี ลดปริมาณของเสีย และลดต้นทุนในระยะยาว

กระบวนการ GCDE ยังหลีกเลี่ยงการใช้ไซยาไนด์ ปรอท และการสกัดด้วยตัวทำละลายอินทรีย์บางประเภทที่พบในวิธีดั้งเดิม อีกทั้งยังทำงานภายใต้อุณหภูมิต่ำกว่ากระบวนการถลุงอย่างมาก จึงมีศักยภาพในการลดการใช้พลังงานและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แม้ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมที่แท้จริงจะต้องประเมินจากระบบการผลิตในระดับโรงงานอีกครั้ง แต่หลักการของเทคโนโลยีนี้แสดงให้เห็นถึงทิศทางใหม่ของการรีไซเคิลที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ผลงานดังกล่าวได้รับการพัฒนาโดยศาสตราจารย์เจสัน เลิฟ และศาสตราจารย์แคโรล มอร์ริสัน จากมหาวิทยาลัยเอดินบะระ ก่อนที่จะได้รับการสนับสนุนด้านการนำไปใช้เชิงพาณิชย์จาก Edinburgh Innovations ล่าสุดมหาวิทยาลัยได้ให้สิทธิ์การใช้เทคโนโลยีแก่บริษัท Lithium Universe เพื่อผลักดันกระบวนการจากระดับห้องทดลองไปสู่การใช้งานในภาคอุตสาหกรรมและโรงงานรีไซเคิลในอนาคต

ความสำคัญของ GCDE จึงไม่ได้อยู่เพียงแค่การค้นพบวิธีสกัดทองคำจากโทรศัพท์เครื่องเก่าเท่านั้น แต่ยังสะท้อนแนวคิดเรื่อง “เศรษฐกิจหมุนเวียน” ซึ่งมองว่าวัสดุในผลิตภัณฑ์ที่หมดอายุการใช้งานไม่ควรถูกทิ้งให้กลายเป็นขยะ หากควรถูกนำกลับเข้าสู่กระบวนการผลิตครั้งใหม่ให้ได้มากที่สุด ทองคำและทองแดงที่กู้คืนจากแผงวงจรสามารถกลับไปเป็นวัตถุดิบสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เครื่องประดับ หรืออุตสาหกรรมประเภทอื่น ลดความต้องการเปิดเหมืองใหม่และช่วยลดความเสียหายต่อป่าไม้ แหล่งน้ำ และชุมชนที่อยู่ใกล้พื้นที่ทำเหมือง

ในอนาคต โทรศัพท์มือถือที่ถูกลืมไว้ในลิ้นชัก คอมพิวเตอร์เก่าที่วางกองอยู่ในสำนักงาน หรือแผงวงจรที่เคยถูกมองว่าเป็นเพียงเศษขยะ อาจกลายเป็นแหล่งวัตถุดิบสำคัญของโลก หากเทคโนโลยีอย่าง GCDE สามารถขยายผลได้สำเร็จ ขยะอิเล็กทรอนิกส์ก็อาจไม่ได้เป็นเพียงสัญลักษณ์ของการบริโภคที่รวดเร็วอีกต่อไป แต่จะกลายเป็นขุมทรัพย์ที่ช่วยให้มนุษย์นำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างคุ้มค่า พร้อมรักษาสิ่งแวดล้อมให้เหลืออยู่สำหรับคนรุ่นต่อไป