Jäteakuista 99 % puhdasta nikkeliä ja kobolttia

Korealaisen Ulsan National Institute of Science and Technologyn (UNIST) parissa toiminut tutkimusryhmä on julkistanut innovatiivisen kierrätysteknologian, joka pystyy ottamaan talteen yli 95 % nikkelistä ja koboltista jäteakkujen käsittelyliemestä ja saavuttamaan kerätyille materiaaleille yli 99 % puhtausasteen.

Tällainen menetelmä ratkaisee perinteisten märkäkierrätysprosessien rajoitukset, joihin liittyy usein monimutkaisia kemiallisia prosesseja ja tuottavat suuria määriä jätevettä. Uusi lähestymistapa lupaa kestävämmän ja tehokkaamman ratkaisun, joka voisi mullistaa akkujen kierrätysteollisuuden.

Professori Kwiyong Kim ja hänen tutkimusryhmänsä Yhdysvaltain rakennus-, kaupunki- ja maaympäristötekniikan laitokselta osoittivat onnistuneesti selektiivisen sähkökemiallisen erotusprosessin, jossa käytetään monitoimista erityisliuotinta. Tämä läpimurto mahdollistaa nikkelin ja koboltin tehokkaan talteenoton käytetyistä akuista yhden ympäristöystävällisen toimintavaiheen avulla.

Jäteakkuja kutsutaan usein "kaupunkikaivoksiksi" niiden sisältämien kriittisten metallien, kuten nikkelin, koboltin ja mangaanin, runsauden vuoksi. Useiden metallien rinnakkaiselo tekee niiden erottamisesta kuitenkin haastavaa. Perinteiset menetelmät perustuvat vahvoihin happoihin ja kemiallisiin uuttoaineisiin, jotka tuottavat vaarallista jätevettä. Lisäksi ne sisältävät monivaiheisia, energiaintensiivisiä prosesseja.

Uusi sähkökemiallinen prosessi minimoi kemikaalien käytön ja jäteveden tuotannon samalla parantaen sekä puhtautta että talteenottotehokkuutta. Soveltamalla hallittua jännitettä murskattua akkumateriaalia sisältävään nestemäiseen seokseen, metalli-ionit kerrostuvat valikoivasti kiinteinä metalleina. Tämä tekniikka hyödyntää eri jännitteitä, joilla kukin metalli-ioni pelkistyy, mikä mahdollistaa tarkan erottelun.

Tiimi esimerkiksi voitti nikkelin ja koboltin samanaikaisen kerrostumisen yleisen haasteen – joka yleensä tapahtuu samoilla jännitteillä – käyttämällä erikoistunutta apuliuotinta, mikä tehokkaasti erottaa nämä kaksi metallia.

Kehitetyn prosessin lisäetuna on kloorin sivutuotteiden luonnollinen muodostuminen, jotka liuottavat selektiivisesti kobolttiepäpuhtauksia. Tämä in-situ-itsepuhdistus parantaa talteenotetun nikkelin puhtautta ilman lisäpuhdistusvaiheita. Klooripitoinen liuos voidaan turvallisesti tuulettaa, koska se muodostaa inerttejä ioneja, ja liuottimen suolahappopitoisuus voidaan regeneroida ja käyttää uudelleen, mikä minimoi ympäristövaikutukset.

Kun prosessia sovellettiin todellisiin NCM (nikkeli-koboltti-mangaani) -akkujen liuoksiin, talteenottoaste oli yli 95 % ja erottelutarkkuus yli 99,9 % sekä nikkelin että koboltin osalta. Merkillepantavaa on, että erityinen liuotin säilytti suorituskykynsä vähintään neljän uudelleenkäyttöjakson ajan, mikä vähensi entisestään jätettä.

Aiheesta aiemmin:

Kasvihuonekaasu CO2 akun komponentiksi

Harvinaiset maametallit odottavat jätteissä

Uusia kierrätyskelpoisia akkukonsepteja