A kutatók olyan eljárást dolgoztak ki, amellyel környezetbarát módszerrel, citromsav segítségével nyerhető ki értékes fém és grafit a használt telepekből.
Az elektromos autózás terjedésével az egyik legnagyobb környezetvédelmi és gazdasági kihívást az elavult akkumulátorok hatékony feldolgozása jelenti. A texasi Rice Egyetem szakemberei erre a problémára reagálva álltak elő egy olyan technológiával, amely – a mikrohullámú plazma erejét kihasználva – a korábbinál jóval magasabb hatékonysággal és kisebb ökológiai lábnyommal nyeri vissza a kritikus nyersanyagokat a hulladékból.
Szelídebb savak, tisztább fémek – akkumulátor-újrahasznosításból
A jelenlegi ipari protokollok során az akkumulátorokat úgynevezett fekete masszává darálják. Ebben a keverékben van lítium, kobalt, nikkel, grafit, mangán és alumínium is. Az értékes fémek kinyerése ma még energiaigényes folyamat: magas hőmérsékletet és erős savakat igényel, miközben a megtérülés mértéke gyakran teljesen bizonytalan. A texasi kutatók ezen változtatnának egy speciális előkezelési lépéssel, hogy az elhasznált akkumulátor új nyersanyagforrássá váljon.
„A plazmás előkezeléssel a fémek – köztük a lítium – közel 95 százalékát vissza tudjuk nyerni az akkumulátorokból származó fekete masszából, mégpedig olyan enyhe savval, amilyen a citromban is található” – nyilatkozta közleményben a kutatócsoport tanulmányának vezető szerzője. Gautam Chandrasekhar szerint a módszer kulcsa, hogy a mikrohullámú plazma roncsolja a fém-oxid részecskék szerkezetét, így azok már szobahőmérsékletű, gyenge oldószerekben is könnyen kinyerhetővé válnak.
A kísérletek során a fekete masszát mindössze 15 percig tették ki a plazmának, ami után a fémek túlnyomó többségét citromsavfürdőben vonták ki, a lítiumot pedig szelektíven, tiszta vízben nyerték vissza.
Eddig megoldatlan kulcskérdés a grafit visszanyerése
A ma használatos eljárások egyik legnagyobb hiányossága, hogy elsősorban a katód anyagainak visszanyerésére fókuszálnak, miközben az anód fő összetevőjét, a grafitot elhanyagolják – mutatott rá Xiang Zhang, a Rice segédkutató professzora.
A grafit az akkumulátorok tömegének mintegy 22 százalékát adja, mégis, a hagyományos újrahasznosítás során általában helyrehozhatatlanul megsérül.
„Az akkumulátor-újrahasznosítás kapcsán ezt az egyik legfontosabb megjegyezni: a lítium-ion akkumulátorok legnagyobb mennyiségben jelen lévő összetevőjeként a grafit szinte pótolhatatlan anódanyag a széles körben elterjedt kereskedelmi alkalmazásokban” – hangsúlyozta Sohini Bhattacharyya, a tanulmány levelező szerzője.
A mikrohullámú kezelés nemcsak a fémek kinyerését segíti, hanem a grafit regenerálására is alkalmas. Az eljárás eltávolítja a használat során felhalmozódott szerkezeti hibákat és szennyeződéseket.
„A visszanyert grafit kiváló teljesítményt nyújt anódként, ha újra beépítjük egy akkumulátorba” – jelentette ki Chandrasekhar, akinek kutatócsoportja már szabadalmaztatta is a technológiát, és jelenleg a piaci bevezetésen dolgozik. Az eddig elvégzett elemzéseik szerint az eljárás gazdaságilag is felülmúlhatja a jelenlegi ipari megoldásokat.
A címlapképen: Sohini Bhattacharyya, Gautam Chandrasekhar és Xiang Zhang. Fotó: Jorge Vidal / Rice Egyetem
A HIPA támogatásával megvalósuló 1,9 millió eurós beruházás révén az amerikai NI egyebek mellett új generációs tesztelési megoldásokat fejleszt.
Pályakezdők és évtizedes tapasztalattal rendelkezők is csatlakozhatnak a Paks II. szakembergárdájához. Az aktuális lehetőségeket a tavaszi állásbörzéken is meg lehet ismerni.