Geniální objev: nová převratná metoda recyklace lithiových baterek

Geniální objev: nová převratná metoda recyklace lithiových baterek

03. září 2018

Sto let starý způsob získávání surovin umožňuje recyklovat lithium-ionové baterky. Řešení je přitom geniálně jednoduché: kombinace vody, vzduchu a petroleje. Navíc je ekonomicky i energeticky výhodnější než těžba nových surovin.

S tímto zjištěním přišli studenti chemického inženýrství z technické univerzity v Michiganu a zveřejnili ho ve vědeckém časopise. Vedoucí výzkumného týmu profesor Pan zjistil, že stejná technologie, jakou se dostávalo železo z rudy, se může použít také na „vysloužilé“ baterie. Svým studentům proto nejprve poskytl základní vhled do problematiky zpracování minerálů a poté je nechal pracovat v laboratoři.

Výzkumný tým použil postupy dlouho známé a běžně používané v těžebním průmyslu. Pro separace mědi a hliníku posloužil standardní gravitační postup. Pro oddělení dalších komponent (grafit, lithium a kobalt) bylo ale nutné zvolit jiný postup. Přes sérii neúspěšných pokusů s oddělovači chemikálií studenti přišli na to, že nejlépe působí samotná voda. Přesněji řečeno postup zvaný pěnová flotace.

Flotace využívá rozdílné smáčitelnosti povrchu různých materiálů. Některé materiály jdou vodou smáčet snadno, zatímco jiné hůře. Během pěnové flotace se na jemno rozmělněná směs (obsah baterky) intenzivně míchá ve vodě, kterou se probublává vzduch. Méně smáčivé (hydrofobní) části ulpívají na vzduchových bublinách, které je unášejí na povrch vody. Zde se shromažďují ve formě pěny, která se mechanicky odstraňuje a dopravuje k dalšímu zpracování. Oproti tomu dobře smáčivé (hydrofilní) částice k bublinám nepřilnou, klesají ke dnu, kde vytvářejí flotační sedlinu. Pro větší efektivitu celého procesu lze použít takzvaný sběrač, látku, která přitahuje jen některé minerály a ty následně lnou k bublinám pěny.  Studenti jako sběrač použili petrolej.

Hledáte-li odpověď na to, jak je možné, že dosud nikdo na tak zdánlivě jednoduchý recept nepřišel, sami studenti říkají: „Je to proto, že žádný z výzkumných týmů zatím neměl za svého vedoucího těžebního inženýra.“ Profesor Pan, vědecký pracovník chemického inženýrství na univerzitě v Michiganu, získal své tituly právě v oblasti těžebního inženýrství.

Největší výhodou této metody spočívá v nízkých finančních nákladech a velké energetické efektivitě. Takto získané materiály jsou plně vhodné pro opětovné využití v průmyslové výrobě a navíc jsou levnější než vytěžené suroviny.

Rozvoj celého projektu podpořila americká obdoba Ministerstva životního prostředí (EPA). Výzkumníci  své poznatky shrnuli ve vědeckém článku „Recovery of Active Cathode Materials from Lithium-Ion Batteries Using Froth Flotation“ zveřejněném v časopise Sustainable Materials and Technologies.

Zdroje: Science Daily, Clean Technica, Create Digital