Lítium-iónové batérie sú neodmysliteľnou súčasťou moderného života. Od smartfónov až po elektromobily. Ich význam rastie aj v súvislosti s prechodom na obnoviteľné zdroje energie, keďže slúžia na uchovávanie nadbytkovej solárnej a veternej energie. No ich obmedzená životnosť môže v budúcnosti spôsobiť hromadenie veľkého množstva vyradených batérií, ktoré obsahujú ťažké kovy a iné nebezpečné materiály. Našťastie existuje recyklácia.
Doterajšie recyklačné procesy sú často energeticky náročné, drahé, alebo produkujú škodlivé emisie. Alternatívne prístupy, napríklad vylúhovanie kyselinami šetrnými k životnému prostrediu, sú komplikované a nie vždy efektívne. Práve tento problém však teraz prelomila výskumná skupina vedená Ruipingom Liuom z Čínskej univerzity pre baníctvo a technológie v Pekingu. Ich práca, publikovaná v prestížnom časopise Angewandte Chemie, opisuje nový proces recyklácie založený na kyseline citrónovej, ktorý je jednoduchý, lacný a šetrný k životnému prostrediu. Na tému upozornil portál wiley.com.
Kľúč k úspechu: Fischerova laktonizácia
Nová metóda sa zameriava na recykláciu kovov z katód batérií typu NCM (nikel, kobalt, mangán). Zatiaľ čo tradičné procesy vyžadujú veľké množstvo kyseliny a stálu reguláciu pH, táto metóda si vystačí s malým množstvom kyseliny citrónovej. Kyselina citrónová v tomto prípade využíva len dve zo svojich troch kyselinových skupín, čo umožňuje efektívne narušiť väzby medzi iónmi lítia a kyslíka. Týmto spôsobom sa uvoľnia ióny lítia a ostatné kovy sa viažu do stabilných komplexov.
Nemali by ste prehliadnuť:
- Test MG Cyberster GT: Má zmysel elektrický kabriolet? Vyskúšali sme ho cestou k moru do Chorvátska
- Exkluzívne: Boli sme pri otvorení unikátnej fabriky na recykláciu batérií z elektromobilov. Ako to tam vyzerá?
- Revolúcia v elektromobilite? Bezdrôtový systém riadenia batérií s ultraširokopásmovou technológiou
Tretia kyselinová skupina následne reaguje s hydroxylovou skupinou v molekule, čím dochádza k intramolekulárnej esterifikácii, známej ako Fischerova laktonizácia. Tento proces vedie k tvorbe polyesterového gélu, ktorý sa dá ľahko oddeliť od roztoku. Výsledný gél je možné zahriať, čím sa organické časti spália a zostane nový NCM materiál vhodný na výrobu elektroód.
Táto metóda prináša niekoľko kľúčových výhod:
- Efektívnosť: Dokáže extrahovať viac ako 99 % lítia, niklu, kobaltu a mangánu.
- Nízka energetická náročnosť: Spotreba energie a emisie CO2 sú výrazne nižšie ako pri konvenčných hydrometalurgických procesoch.
- Ekologickosť: Proces nevyžaduje toxické chemikálie ani veľké množstvo kyselín, čím minimalizuje environmentálne zaťaženie.
- Ekonomickosť: Výsledný recyklovaný materiál je vysokokvalitný a môže byť priamo použitý na výrobu nových elektroód.
Budúcnosť recyklácie batérií
Inovácia čínskeho tímu môže znamenať zásadný pokrok v udržateľnom nakladaní s vyradenými batériami. Táto technológia nielenže pomáha znižovať množstvo odpadu a šetriť prírodné zdroje, ale tiež zefektívňuje proces recyklácie, čím sa stáva atraktívnou možnosťou pre priemysel. Ak sa podarí metódu rozšíriť do komerčnej praxe, môžeme očakávať významný príspevok k zelenej transformácii.
