Η ζήτηση για μέταλλα που είναι απαραίτητα στην παραγωγή μπαταριών, αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά τις επόμενες δεκαετίες λόγω της ανάπτυξης των τεχνολογιών καθαρής ενέργειας.
Ωστόσο, η επάρκεια αυτών των μετάλλων δε θα είναι διαρκώς απεριόριστη και οι τρέχουσες στρατηγικές εξόρυξης τους από τα φυσικά τους αποθέματα είναι υψηλής εντάσεως πόρων και ρύπανσης, και κατά συνέπεια, μη βιώσιμες μακροπρόθεσμα. Μια υποσχόμενη πηγή για αυτά τα μέταλλα μπορεί να είναι η ανακύκλωση των χρησιμοποιημένων μπαταριών.
Σε αυτό το πλαίσιο, μια ομάδα ερευνητών από το πανεπιστήμιο Rice ανέπτυξε μια μέθοδο ανακύκλωσης μπαταριών που μπορεί να οδηγήσει στην ανάκτηση πάνω από του 98% των μετάλλων από μικτά ρεύματα αποβλήτων μπαταριών. Η νέα μέθοδος μειώνει επίσης σημαντικά τις ροές δευτερογενών αποβλήτων από τα μολυσμένα, όξινα διαλύματα έκπλυσης και μειώνει τη διάρκεια της διαδικασίας ανακύκλωσης σχεδόν κατά 100 φορές.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν την πατενταρισμένη τεχνική θέρμανσης Joule για να θερμάνουν τα συνδυασμένα απόβλητα καθόδου και ανόδου σε θερμοκρασίες άνω των 2100 βαθμούς Kelvin για δευτερόλεπτα. Αυτό τους βοήθησε να αφαιρέσουν το αδρανές στρώμα από τα μέταλλα της μπαταρίας και να μειώσουν την κατάσταση οξείδωσης τους, καθιστώντας τα διαλυτά σε αραιά όξινα διαλύματα.
Η νέα διαδικασία διαρκεί λιγότερο από 20 λεπτά για να διαλυθούν οι ίδιες ποσότητες μετάλλων σε σύγκριση με τις υπάρχουσες μεθόδους. Η διαδικασία μπορεί ενδεχομένως να μειώσει το κόστος της ανακύκλωσης των αποβλήτων μπαταριών μέσω της μειωμένης κατανάλωσης ενέργειας, νερού και οξέος, ενώ παράλληλα χαρακτηρίζεται από χαμηλότερες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα.
«Αναπτύξαμε μια μέθοδο υψηλής απόδοσης και χαμηλού κόστους για την ανάκτηση μετάλλων απευθείας από τη «μαύρη μάζα», τα συνδυασμένα απόβλητα καθόδου και ανόδου που η βιομηχανία προσπαθεί παραδοσιακά να ανακυκλώσει. Η νέα διαδικασία μειώνει σημαντικά το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της επεξεργασίας των χρησιμοποιημένων μπαταριών», είπε ο Jinhang Chen, συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι η ανακύκλωση μπαταριών είναι πολύ μεγάλη υπόθεση, ειδικά τώρα, όπου πολλά ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούνται εδώ και περίπου μια δεκαετία και πολλές από τις μπαταρίες τους πλησιάζουν στο τέλος της ζωής τους. Η ανακύκλωση χρησιμοποιημένων μπαταριών όχι μόνο συμβάλλει στον περιορισμό των περιβαλλοντικών επιπτώσεων της πρωτογενούς εξόρυξης, αλλά έχει και οικονομική διάσταση, καθώς πολλά είδη μπαταριών ιόντων λιθίου περιέχουν υψηλότερα επίπεδα μετάλλων, όπως κοβάλτιο και νικέλιο, από τα φυσικά μεταλλεύματα.
«Σήμερα, το 95% των μπαταριών δεν ανακυκλώνεται επειδή δεν έχουμε τη δυνατότητα να τις ανακυκλώσουμε, παρόλο που τα ηλεκτρονικά απόβλητα αυξάνονται με ετήσιο ρυθμό 9%», εξηγεί ο χημικός του Rice University, James Tour, του οποίου το εργαστήριο ανέπτυξε προηγουμένως μια διαδικασία για την ανακύκλωση ανόδων μπαταριών. «Πολλές τρέχουσες διαδικασίες ανακύκλωσης μπαταριών περιλαμβάνουν τη χρήση πολύ ισχυρών οξέων και αυτό κάνεις τις διαδικασίες αυτές δύσκολα διαχειρίσιμες».
«Αυτό που βρήκαμε είναι ότι εάν θερμάνετε εξαιρετικά γρήγορα τη μαύρη μάζα, τότε μπορείτε εύκολα να διαχωρίσετε τα κρίσιμα μέταλλα χρησιμοποιώντας μόνο υδροχλωρικό οξύ χαμηλής συγκέντρωσης. Θα μπορούσατε να πείτε ότι η γρήγορη θέρμανση απελευθερώνει τα μέταλλα, έτσι διαλύονται πιο εύκολα. Χρησιμοποιούμε ακόμα οξύ, αλλά πολύ λιγότερο. Γι' αυτό η οικονομική αποδοτικότητα της μεθόδου είναι πολύ καλύτερη».
Η μελέτη περιλαμβάνει επίσης ανάλυση του κύκλου ζωής (LCA) όπου συγκρίνεται η νέα διαδικασία με διάφορες τρέχουσες μεθόδους ανακύκλωσης μπαταριών. «Η μελέτη ίσως παρακινήσει την περαιτέρω ανάπτυξη της διαχείρισης αποβλήτων μπαταριών ώστε να συμβάλει στη μαζική παραγωγή ηλεκτρικών οχημάτων με πιο ανταγωνιστικό κόστος, μειώνοντας το κόστος παραγωγής μπαταριών». είπε ο Chen.
Με πληροφορίες από inceptivemind.com
