At finde spormateriale i affaldsmaterialer

Sidste år fik Empas uorganiske analyselaboratorium status som "Reference Laboratory" inden for rammerne af ProSUM-projektet, finansieret af EU. Finkornede prøver af shredderaffald fra skrottede biler, e-affald eller mineaffald fra hele Europa ender her. Empa -kemikere finder ud af, hvad der er i dem, hvad der er værd at udvinde, og hvad der kan være farligt for personalet på genbrugsanlæg.

"Briller på – og rør ikke ved noget, "siger Renato Figi, leder af Empas uorganiske analyselaboratorium. Så snart vi træder ind i hans laboratorium, vi indser, at denne lidt usædvanlige hilsen giver perfekt mening:Der er bæger af grønt, gule og mandarinfarvede opløsninger stående i stinkskabet. Mandarinbægeret er dækket af et urglas, som Figi, iført beskyttelseshandsker, fjerner og skyller forsigtigt med destilleret vand. "Bægeret indeholder aqua regia, en blanding af koncentreret saltsyre og salpetersyre." En dråbe på din skjorte, og du kan kysse den farvel; hvis det sprøjter i dit øje, det er en øjeblikkelig tur til hospitalet for dig.

Imidlertid, det er ikke kun laboratoriebesøgende, der har brug for beskyttelse mod de ætsende løsninger; det går begge veje. Trods alt, vi taler om mængder målt i "parts per billion" (ppb). Eller sagt på en anden måde:en milliarddel af et gram af det undersøgte stof i et gram prøvestof. En fnug gadestøv, en flage skæl – dette ville allerede være fatalt for det nøjagtighedsniveau, som Empa-kemikerne stræber efter.

For ProSUM -projektet, Figi og hans team analyserede granulerede prøver fra forskellige affaldsgrupper:jordet elektriske og elektroniske enheder, køretøj skrot, alle former for hakkede batterier og mineaffald. Afkodning af en prøve begynder i det tørre - med en røntgenfluorescensanalyse (XRF). "Takket være denne enhed, vi kan finde hvert element, der er tungere end fluor med atomvægten 19 op til uran med atomvægten 238, " forklarer Figi. Mange analyselaboratorier i industrien nøjes med denne form for analyse; deres nøjagtighed, imidlertid, ender i procentområdet.

For at komme ned til ppb -niveau, du har brug for god gammel våd kemi:prøverne hældes i en teflonbeholder sammen med koncentreret salpetersyre, brintoverilte, aqua regia eller endda flussyre og opvarmet til temperaturer på op til 280 grader Celsius i en speciel mikrobølgeovn. Figi:"Dette opløser det meste, bar et par fluorforbindelser med sjældne jordarter." Væskeprøverne forstøves og analyseres i 18, 000 graders plasma. Dette leveres af to specielle enheder kaldet ICP-OES (Induktivt koblet plasma-optisk emissionsspektrometer) og QQQ-ICP-MS (Induktivt koblet plasmamassespektrometer). De resulterende spektre – serier af figurer i en computertabel – evalueres af både Figi og hans kollega Claudia Schreiner for at undgå at gå glip af noget. Men det er her, det rigtige detektivarbejde begynder.

Efterlader spor - læsespor

Som Figi ved:mange elementer, der kun er til stede i små mængder i prøven, gemmer sig muligvis bag andre mere dominerende komponenter. Jern og nikkel, for eksempel, er tæt på atomvægt, dvs. de er ikke altid nemme at kende fra hinanden i massespektrometeret. Imidlertid, kemi-detektiverne har et trick i ærmet:"Vi kan fjerne de uønskede grundstoffer fra opløsningen ved hjælp af en kemisk reaktion, "forklarer Figi." Jeg udfælder jernet fra opløsningen som jernoxid, efterlader kun nikkel i massespektret - og jeg kan bestemme den nøjagtige mængde i prøven." Nogle gange går kemikeren endda et skridt videre og tilføjer en lille mængde af et grundstof, som han formoder er i prøven, analyserer det under spektroskopet igen og sammenligner resultaterne. Dette er kendt som "spiking".

"Du ender med at blive forbløffet over alle de ting, du kan finde i en normal, run-of-the-mill hårføner, " siger Figi. Ikke kun neodym fra magneterne til tørretumblerens elektriske motor - det kan forventes. Empa-teamet fandt også spor af praseodym og samarium i prøverne. "At lede efter spor handler ikke kun om at genbruge affaldet i mest lukrative måde muligt, "siger Figi." Det er også et spørgsmål om at beskytte personalet på genbrugsanlæg mod at blive forgiftet. "F.eks. hvis det kommer i kontakt med syrer, et højt arsenindhold i en prøve kan få arsin til at dannes – en berygtet giftgas fra 1. verdenskrig. "Det lugter stærkt af hvidløg, "siger Figi." Et pift, og der er kun en ting at gøre:få helvede væk herfra! "