Förra året fick Empas oorganiska analyslabb status som "Referenslaboratorium" inom ramen för ProSUM-projektet, finansieras av EU. Finkorniga prover av fragmenteringsavfall från skrotade bilar, e-avfall eller gruvor från hela Europa hamnar här. Empa-kemister tar reda på vad som finns i dem, vad som är värt att utvinna och vad som kan vara farligt för personal på återvinningsanläggningar.

"Skydda glasögonen - och rör inte på någonting, säger Renato Figi, chef för Empas oorganiska analyslabb. Så fort vi kliver in i hans labb, vi inser att denna något ovanliga hälsning är helt vettig:Det finns bägare av grönt, gula och mandarinfärgade lösningar som står i dragskåpet. Mandarinbägaren är täckt med ett klockglas, vilken Figi, bär skyddshandskar, tar bort och sköljer försiktigt med destillerat vatten. "Bägaren innehåller aqua regia, en blandning av koncentrerad saltsyra och salpetersyra." En droppe på din skjorta och du kan kyssa den adjö; om det stänker i ögat, det är en omedelbar resa till sjukhuset för dig.

Dock, det är inte bara laboratoriebesökare som behöver skydd mot frätande lösningar; det går åt båda hållen. Trots allt, vi talar om kvantiteter mätt i "parts per billion" (ppb). Eller för att uttrycka det på ett annat sätt:en miljarddels gram av ämnet som undersöks i ett gram provämne. En fläck av gatudam, en mjällflinga - detta skulle redan vara dödligt för den noggrannhet som Empa -kemisterna strävar efter.

För ProSUM-projektet, Figi och hans team analyserade granulerade prover från olika avfallsgrupper:grundade elektriska och elektroniska enheter, fordonsskrot, alla sorters upphuggna batterier och gruvavfall. Avkodning av ett prov börjar i det torra – med en röntgenfluorescensanalys (XRF). "Tack vare den här enheten, vi kan hitta varje grundämne som är tyngre än fluor med atomvikten 19 upp till uran med atomvikten 238, " förklarar Figi. Många analytiska laboratorier i industrin nöjer sig med den här typen av analyser; deras noggrannhet, dock, slutar i procentintervallet.

För att komma ner till ppb-nivån, du behöver gammal våt kemi:proverna hälls i en teflonbehållare tillsammans med koncentrerad salpetersyra, Väteperoxid, aqua regia eller till och med fluorvätesyra och värms upp till temperaturer på upp till 280 grader Celsius i en speciell mikrovågsugn. Figi:"Detta löser upp det mesta, bar ett par fluorföreningar med sällsynta jordartsmetaller." Vätskeproverna finfördelas sedan och analyseras i 18, 000-graders plasma. Detta tillhandahålls av två speciella enheter som kallas ICP-OES (Inductive Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometer) och QQQ-ICP-MS (Inductive Coupled Plasma Mass Spectrometer). De resulterande spektra – serier av figurer i en datortabell – utvärderas av både Figi och hans kollega Claudia Schreiner för att undvika att missa något. Men det är då det riktiga detektivarbetet börjar.

Lämnar spår – läser spår

Som Figi vet:många element som bara finns i små mängder i provet kan gömma sig bakom andra mer dominerande komponenter. Järn och nickel, till exempel, är nära när det gäller atomvikt, d.v.s. de är inte alltid lätta att skilja från varandra i masspektrometern. Dock, kemidetektiverna har ett trick i rockärmen:"Vi kan ta bort de oönskade elementen från lösningen med en kemisk reaktion, "förklarar Figi." Jag fäller ut järnet ur lösningen som järnoxid, lämnar bara nickel kvar i masspektrumet – och jag kan bestämma den exakta mängden i provet." Ibland går kemisten till och med ett steg längre och lägger till en liten mängd av ett grundämne, som han misstänker finns i provet, analyserar det under spektroskopet igen och jämför resultaten. Detta är känt som "spikning".

"Du blir förvånad över allt du kan hitta i en normal, en vanlig hårfön, "säger Figi. Inte bara neodym från magneterna till torktumlarens elmotor - det kan förväntas. Empa -teamet hittade också spår av praseodym och samarium i proverna." Leta efter spår handlar inte bara om att återvinna avfallet i mest lukrativa sätt som möjligt, " säger Figi. "Det handlar också om att skydda personalen på återvinningsanläggningarna från att bli förgiftade." om det kommer i kontakt med syror, en hög arsenikhalt i ett prov kan göra att arsin bildas – en ökända giftgas från första världskriget. "Det luktar starkt av vitlök, " säger Figi. "En susning och det finns bara en sak att göra:ta dig härifrån för helvete!"