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Freitag, 01.07.2016
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Zucker macht Goldgewinnung "grün"

Ein simpler ringförmiger Zucker erweist sich als hochselektive und effektive Goldfalle

Zur Goldgewinnung braucht man bisher pures Gift: Denn um das begehrte Edelmetall aus dem Rohmaterial herauszulösen, werden Zyanide eingesetzt. Aber es geht auch ungiftiger, wie US-amerikanische Forscher jetzt herausfanden: Eine einfache Zuckerverbindung, das Alpha-Cyclodextrin, wirkt als hochgradig selektive Goldfalle. Als Komplex gebunden lässt sich das Edelmetall mit Hilfe dieses Moleküls leicht und ungiftig aus Erzen, aber auch aus Elektroschrott entfernen, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin "Nature Communications". Das eröffne den Weg für eine umwelt- und gesundheitsfreundlichere Goldgewinnung.
Grüne Goldgewinnung: Zucker statt giftiges Zyanid trennt das Edelmetall aus dem Erz

Grüne Goldgewinnung: Zucker statt giftiges Zyanid trennt das Edelmetall aus dem Erz

Gold hat für uns Menschen schon immer eine besondere Rolle gespielt. Schon unsere Vorfahren nutzten das Edelmetall immer dann, wenn Könige, Herrscher oder auch Götter geehrt und ausgezeichnet werden sollten. Heute ist Gold vor allem als Wertanlage begehrt - in Zeiten der Finanzkrise und schwankender Märkte gilt es als noch einigermaßen stabil. "Im letzten Jahrzehnt ist der Goldkurs daher enorm in die Höhe geschossen", erklären Studienleiter Fraser Stoddart von der Northwestern University in Evanston und seine Kollegen. Als Folge wurden die Anstrengungen verstärkt, Gold aus Erz, aber auch aus Elektroschrott zu isolieren und zu gewinnen.

Zucker statt Zyanid


Um das Edelmetall aus dem Material herauszulösen, werden bisher allerdings hochgiftige anorganische Zyanide eingesetzt. Im sogenannten Leaching-Prozess wandeln sie unlösliches Gold in wasserlösliche Goldzyanid-Komplexe um. Die goldhaltige Flüssigkeit kann dann abgeleitet werden und aus den Goldzyaniden lässt sich durch weitere Reaktionsschritte das elementare Gold gewinnen. Der große Haken dabei: Die hochgiftige Zyanidlauge gelangt oft durch Lecks oder absichtliches Ablassen in die Umwelt. Viele bei der Goldgewinnung oder dem Recycling von Elektroschrott arbeitende Menschen in armen Regionen sind zudem dem Gift ohne Schutzausrüstung ausgesetzt.

Goldhaltiges Erz

Goldhaltiges Erz

"Neue Verfahren zu finden, mit denen sich Gold auf ungiftigere und effektivere Weise gewinnen lässt, werden daher dringend benötigt", konstatieren Stoddart und seine Kollegen. Ein solches Verfahren haben sie nun entwickelt. Wichtigster Akteur dabei ist - ein Zucker. Das sogenannte Alpha-Cyclodextrin wird aus Stärke gewonnen und besteht aus einem Ring von sechs Glucose-Molekülen, die in dem von ihnen umschlossenen Hohlraum andere Atome oder Moleküle wie in einem Käfig einschließen können. Stoddart und seine Kollegen haben nun ausprobiert, ob sich auch dieser Zucker dazu eignet, Gold selektiv aus einer Lösung herauszufischen.


Effektive Isolierung des Goldes auch aus Legierungen


Dazu gaben sie zunächst das Alpha-Cyclodextrin in eine Lösung aus Kalium-Goldbromid (KauBr4). Schon nach kurzer Zeit bildete sich ein bräunlicher Niederschlag im Reagenzglas, der sich bei näherer Untersuchung als Komplex aus dem Zucker und der Goldverbindung entpuppte. Mehrere Zuckermoleküle hatten dabei jeweils mehrere Goldbromid-Ionen zwischen sich quasi eingeklemmt, so dass lange, zylinderförmige Kristalle entstanden.

Gaben die Forscher das Cyclodextrin in eine Lösung mit mehreren verschiedenen Edelmetallverbindungen, darunter auch Kalium-Platinchlorid und anderen chemisch eng verwandten Molekülen, verband sich der Zucker selektiv nur mit den Goldionen. "Rund 78 Prozent des in den gemischten Lösungen enthaltenen Goldes wurde durch das Alpha-Cyclodextrin abgetrennt", berichten die Forscher. Das zeige, dass sich der Zucker gut dazu eigne, das Gold aus Mischungen anderer Edelmetallverbindungen heraus zu isolieren. Der Vorteil: Dadurch muss man nicht die spezifischen aber hochgiftigen Zyanide als Lösungsmittel nutzen, Stattdessen kann man ungiftigere Lösungsmittel verwenden und dann erst im nächsten Schritt das Gold durch den Zucker selektiv abtrennen.

Struktur des Alpha-Cyclodextrin -Gold- Komplexes

Struktur des Alpha-Cyclodextrin -Gold- Komplexes

Neuer Weg auch für das Recycling von Elektroschrott


Und auch bei goldhaltigem Elektroschrott funktionierte die Extraktion mit Hilfe des Zuckers. Lösten sie diesen durch Salpetersäure und Bromsäure auf und neutralisierten die Lösung anschließend wieder, reichte es, das Alpha-Cyclodextrin hinzuzugeben, um das Edelmetall aus den goldhaltigen Legierungen zu isolieren. "Der so gewonnene Goldkomplex wird dann filtriert, mit einem Reduktionsmittel behandelt und dann hat man das Gold vorliegen", beschreiben die Forscher das weitere Vorgehen. "Das Alpha-Cyclodextrin kann anschließend wieder rekristallisiert werden und dann aufs Neue eingesetzt."

Nach Ansicht der Forscher bietet das Verfahren mit Alpha-Cyclodextrin eine vielversprechende Methode, um Gold aus Rohmaterial wie Erzen oder Elektroschrott schonend und umweltfreundlich abzutrennen. Da das Verfahren zudem sehr effektiv ist, könnte es auch die Ausbeute erhöhen und so zu einer auch wirtschaftlich effektiveren Goldgewinnung führen. (Nature Communications, 2013; doi: 10.1038/ncomms2891)
(Nature Communications , 15.05.2013 - NPO)