Akkumulátor-újrahasznosítás - a lítium 70 százaléka vissza­nyerhető

A Karlsruhei Technológiai Intézet (KIT) munkatársai alacsony költségű és környezetbarát mechanokémiai újrahasznosítási eljárást fejlesztett ki. Minél több újrafeldolgozásra szánt energiatárolót gyártanak, annál fontosabbá válnak a fenntartható újrahasznosítási eljárások a bennük lévő értékes anyagok számára. A lítiumion-akkumulátorok áthatják a mindennapi életünket: nemcsak a notebookokat és az okostelefonokat, a játékokat, a távirányítókat és más kis eszközöket látnak el vezeték nélküli energiával, hanem a gyorsan növekvő elektromobilitás legfontosabb energiatárolójaként is működnek. Ezen akkumulátorok növekvő használata gazdaságilag és ökológiailag fenntartható újrahasznosítási módszereket igényel.

Ma elsősorban nikkelt és kobaltot, rezet és alumíniumot, valamint acélt nyernek vissza és hasznosítanak újra az energiatárolók hulladékából. A lítium visszanyerése jelenleg még mindig drága és nem túl nyereséges. A rendelkezésre álló, többnyire kohászati eljárások sok energiát fogyasztanak és káros melléktermékeket hagynak maguk után. Ezzel szemben a mechanokémiai megközelítések, amelyek mechanikai folyamatokat használnak a kémiai reakciók kiváltására, nagyobb hozamot ígérnek alacsonyabb költségek mellett, valamint nagyobb fenntarthatóságot.

A lítium akár 70 százalékának visszanyerése az akkumulátorhulladékból maró, korrozív vegyszerek, magas hőmérséklet vagy az anyagok előzetes szétválogatása nélkül - ezt teszi lehetővé a KIT-ben megalkotott újrahasznosítási módszer, amely mechanikai eljárásokat és kémiai reakciókat ötvöz. A módszerrel a lítiumion-akkumulátorok széles skálájának költséghatékony, energiahatékony és környezetbarát újrahasznosítása valósítható meg. Az új eljárást a Karlsruhei Technológiai Intézet Alkalmazott Anyagok Energiatároló Rendszerek Intézete (IAM-ESS) és a Helmholtz Institute Ulm for Electrochemical Energy Storage (HIU) szakértői közösen dolgozták ki. A HIU-t a KIT az Ulmi Egyetemmel és az EnBW Energie Baden-Württemberg AG-val együttműködésben alapította.

"A módszer alkalmas a lítium kinyerésére különböző kémiai összetételű katódanyagokból és így számos különböző, kereskedelmi forgalomban kapható lítiumion-akkumulátorhoz. Ez lehetővé teszi a költséghatékony, energiatakarékos és környezetbarát újrahasznosítást" - magyarázta Dr. Oleksandr Dolotko, a KIT IAM-ESS és HIU munkatársa, a publikáció vezető szerzője. A kutatók az eljárásukhoz alumíniumot használtak redukálószerként a mechanokémiai reakcióban. Mivel az alumíniumot már tartalmazza a katód, a folyamat nem igényel további anyagokat. A következőképpen működik: az akkumulátorhulladékot először ledarálják. Ezután alumíniummal való reakcióban vízben oldódó lítiumvegyületeket tartalmazó fémkompozitokat állítanak elő belőlük. A lítiumot ezután úgy nyerik vissza, hogy a vízben oldódó vegyületeket vízben feloldják, majd felmelegítik, hogy a vizet párologtatással eltávolítsák. Mivel a mechanokémiai reakció környezeti hőmérsékleten és nyomáson zajlik, az eljárás különösen energiatakarékos. További előnyt jelent, hogy az eljárás egyszerű és ez megkönnyíti az ipari méretű alkalmazását, a közeljövőben ugyanis nagy mennyiségű energiatároló kerül majd újrahasznosításra.

A szakemberek az eredményeiket a Nature Communications Chemistry című szaklapban publikálták.