Očekává se, že s přechodem na obnovitelné zdroje energie svět zažije prudký nárůst poptávky po bateriích. A s rozvojem udržitelných energetických technologií dojde k následnému nárůstu poptávky po drahých kovech používaných v bateriích. Mnoho materiálů používaných v takových bateriích, jako jsou lithium-iontové baterie, není k dispozici v hojném množství a nejlepším způsobem, jak tuto potřebu splnit, je recyklace starých baterií.
Recyklace jako nejlepší řešení
Na pomoc v této misi vyvinul tým výzkumníků z Rice University ve Spojených státech amerických nový proces recyklace, který pomáhá zachránit více než 98 procent kovu použitého v takových bateriích. Nový přístup nejen drasticky snižuje sekundární odpadní toky ze znečištěných kyselých louhovacích roztoků, ale také drasticky zkracuje dobu potřebnou k recyklaci. Podrobnosti týkající se jejich studie jsou zveřejněny v časopise Science Advances.
Proces joulového ohřevu
Tým vystavil kombinovaný odpad katody a anody baterií zahřátí pomocí společnosti patentované metody joulového ohřevu teplotám přesahujícím 2100 stupňů Kelvina, kterých bylo dosaženo během několika sekund.
Metoda může odstranit inertní vrstvu z kovů baterie, snížit jejich oxidační stav a učinit je rozpustnými v kyselině s nízkou koncentrací. Podle výzkumníků, bez ohledu na chemické složení baterií, lze všechny kovy získat s vynikajícími výtěžky za použití i slabých kyselin, jako je 0,01 M HCl, což snižuje množství sekundárního odpadu. Proces může dosáhnout 98% účinnosti při získávání kovů přítomných v recyklovaných materiálech.
Ve srovnání s konvenčními metodami trvá nový proces méně než 20 minut, než se rozpustí stejné množství. Tento proces může potenciálně snížit náklady na recyklaci odpadu z baterií tím, že spotřebuje méně energie, vody a kyseliny a vypouští méně oxidu uhličitého.
„Vyvinuli jsme vysoce výnosnou a nízkonákladovou metodu regenerace kovů přímo z ‚černé hmoty‘ – kombinovaného odpadu katody a anody, který se průmysl tradičně snaží recyklovat –, která výrazně snižuje ekologickou stopu zpracování vybitých baterií,“ řekl Jinhang Chen. , postgraduální student chemie na univerzitě a spoluautor studie, v prohlášení.
Role recyklace
Tým naznačuje, že recyklace baterií nabývá na popředí, protože elektromobily jezdíme přibližně deset let a mnoho z jejich baterií se nyní blíží ke konci své životnosti. Recyklace použitých baterií nejen pomáhá snižovat nepříznivé dopady těžby na životní prostředí, ale je také moudrým finančním rozhodnutím, protože mnoho druhů lithium-iontových baterií obsahuje vyšší koncentrace kobaltu a niklu než přírodní rudy.
Vědci tvrdí, že i když množství elektronického odpadu roste tempem 9 procent ročně, 95 procent baterií se nyní nerecykluje, protože to nemůžeme udělat. “Mnoho současných procesů recyklace baterií zahrnuje použití silných kyselin to je náročný a nebezpečný proces,” řekl James Tour, profesor chemie a vědy o materiálech a nanoinženýrství z Rice T.T. a W.F. Chao.
Tým využívající nový proces může nyní snadno odfiltrovat požadované kovy pomocí nízkokoncentrované kyseliny chlorovodíkové, která se ve srovnání s jinými recyklačními procesy využívá v mnohem menším množství. To nesmírně pomáhá zlepšit ekonomiku celého procesu.
“Tato studie má kapacitu motivovat k růstu nakládání s odpadem z baterií a přispět k hromadné výrobě elektrických vozidel za konkurenceschopnější cenu snížením nákladů na výrobu baterií,” řekl Chen.
