Istraživači u Britaniji i SAD pronašli su načine za recikliranje baterija za električna vozila, koji bi mogli da drastično smanje troškove i emisiju ugljenika, smanjujući zalihe za očekivani porast potražnje.

Tehnike koje uključuju ponovnu upotrebu delova baterija pomogle bi auto industriji da se uhvati u koštac sa kritikama da, iako električlna vozila smanjuju emisije tokom svog veka trajanja, ona i dalje stvaraju veliki ugljenični otisak prilikom same izrade i uništavanja komponenti nakon životnog veka.

Dok se nacionalne vlade i regioni utrkuju da obezbede zalihe za očekivano ubrzanje potražnje za električnim vozilima, ova otkrića bi mogla da učine da zalihe materijala poput kobalta i nikla traju mnogo duže. Takođe, bi smanjila bi se i zavisnost od Kine.

„Ne možemo da recikliramo složene proizvode poput baterija na način na koji recikliramo druge metale. Usitnjavanje, mešanje komponenata baterije i pirometalurgija uništavaju kvaliitet (stepen iskorišćenja)“, rekao je Gavin Harper, istraživač u vladinoj instituciji Faraday iz Velike Britanije.

Pirometalurgija predstavlja ekstrakciju metala u visokim pećima pomoću visoke toplote, za šta analitičari kažu da nije ekonomično.

Trenutne metode recikliranja se oslanjaju na usitnjavanje baterija na vrlo male komade, poznate kao crna masa, koja se zatim prerađuje u metale poput kobalta i nikla. Prelazak na praksu poznatu kao direktna reciklaža, koja bi sačuvala komponente poput katode i anode, mogao bi da drastično smanji gubitak energije i proizvodne troškove.

Istraživači sa Univerziteta u Leicesteru i Univerziteta u Birminghamu koji rade na projektu ReLib Institucije Faradej pronašli su način da koriste ultrazvučne talase za recikliranje katode i anode bez usitnjavanja i prijavili su patent.

Tehnologija omogućava ponovnu upotrebu praha katode, koji je sačinjen od kobalta, nikla i mangana iz aluminijumskog lima, za koji je zalepljen u proizvodnji baterija. Anodni prah, koji je obično grafit, odvojen je od bakarnog lima.

Andy Abbott, profesor fizičke hemije sa Univerziteta u Leicesteru, rekao je da bi razdvajanje ultrazvučnim talasima rezultiralo uštedom od 60% u poređenju sa troškovima sirovog materijala.

U poređenju sa konvencionalnijom tehnologijom, zasnovanom na hidrometalurgiji, koja za izdvajanje materijala koristi tečnosti, poput sumporne kiseline i vode, profesor je rekao da ultrazvučna tehnologija može da obradi 100 puta više materijala iz baterija za isti vremenski period.

Abbottov tim je ručno odvojio ćelije baterija, kako bi testirao proces, ali ReLib radi na projektu koji će efikasnije koristiti robote za odvajanje baterija i pakovanja.

Iskorišćenu litijum-jonsku bateriju automobila pre demontaže otvara zaposleni nemačke kompanije za reciklažu Accurec u Krefeldu, Nemačka / Foto: Reuters / Volfgang Rattai

Kako za prikupljanje zaliha i otpada treba puno vremena, Abbott je rekao da očekuje da će tehnologija u početku koristiti otpad iz proizvodnih pogona baterija, jer će sirovina i reciklirani materijal biti vraćeni u proizvodnju baterija.

Profitabilna reciklaža

U SAD, projekat koji je sponzorisala vlada u Ministarstvu energetike pod nazivom ReCell u završnoj je fazi demonstriranja različitih, ali takođe obećavajućih tehnologija za recikliranje, koje obnavljaju katodu akumulatora, kako bi je pretvorile u novu katodu.

ReCell, na čijem je čelu Džef Spangenberger, proučavao je različite metode, uključujući ultrazvuk, ali se fokusirao na termičke metode i metode zasnovane na rastvaračima.

„SAD ne proizvode u velikoj meri katode, pa ako koristimo hidrometalurgiju ili pirometalurgiju, moramo da pošaljemo reciklirani materijal u druge zemlje da bi se pretvorio u katodu i vratio nazad nama. Da bi se recikliranje litijum-jonskih baterija učinilo profitabilnim, bez potrebe za naknadom za odlaganje potrošačima, i da bi se podstakao rast industrije reciklaže, treba razviti nove metode koje generišu veće profitne marže za reciklažu. Postoje izazovi za direktno recikliranje, uključujući tehnologiju koja se neprekidno razvija. ReCell radi na razdvajanju različitih katodnih elemenata“, rekao je Spangenberger.

Ranije su ćelije baterija za električna vozila obično koristile katodu sa jednakim količinama nikla, mangana, kobalta ili 1-1-1. To se promenilo poslednjih godina, jer proizvođači žele da smanje troškove, a metali u katodi mogu biti 5-3-2, 6-2-2 ili 8-1-1.

Pristup Faradejevog projekta kompanije ReLib je mešanje recikliranog materijala sa sirovinom, kako bi se dobili potrebni odnosi nikla, mangana i kobalta.

Izvor: Reuters