Naukowcy używają skórki owocowej, aby przekształcić stare baterie litowo-jonowe w nowe

Naukowcy pod kierunkiem Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze (NTU Singapore) opracowali nowatorską metodę wykorzystania odpadów ze skórki owoców do wydobywania i ponownego wykorzystywania metali szlachetnych ze zużytych baterii litowo-jonowych w celu stworzenia nowych baterii.

Zespół zademonstrował swoją koncepcję przy użyciu skórki pomarańczowej, która skutecznie odzyskuje metale szlachetne z odpadów baterii. Następnie wytwórzyli funkcjonalne baterie z tych odzyskanych metali, tworząc przy tym minimalne ilości odpadów.

Naukowcy twierdzą, że ich podejście do przetwarzania odpadów w celu wykorzystania odpadów spożywczych i elektroniki zajmuje się zarówno marnotrawieniem żywności, jak i odpadami elektronicznymi, wspierając rozwój gospodarki o obiegu zamkniętym z zerowym marnotrawstwem, w której zasoby są utrzymywane w użyciu tak długo, jak to możliwe. Szacuje się, że każdego roku na całym świecie powstaje 1,3 mld ton odpadów spożywczych i 50 mln ton e-odpadów.

Zużyte baterie są tradycyjnie poddawana ekstremalnej obróbce (powyżej 500°C) w celu wytapiania cennych metali, które emitują niebezpieczne toksyczne gazy. Badane są alternatywne podejścia, które wykorzystują silne roztwory kwasowe lub słabsze roztwory kwasu z nadtlenkiem wodoru do ekstrakcji metali, ale nadal wytwarzają wtórne zanieczyszczenia, które stanowią zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa, lub opierają się na nadtlenku wodoru, który jest niebezpieczny i niestabilny.

Profesor Madhavi Srinivasan, współdyrektor laboratorium NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE), powiedział: „Obecne przemysłowe procesy recyklingu e-odpadów są energochłonne i emitują szkodliwe zanieczyszczenia i odpady płynne, wskazując na pilną potrzebę metod przyjaznych dla środowiska w miarę wzrostu ilości e-odpadów. Nasz zespół wykazał, że można to zrobić z substancjami biodegradowalnymi.

„Odkrycia te opierają się na naszej istniejącej pracy w SCARCE w Instytucie Badań Energetycznych NTU ([email protected]). Laboratorium SCARCE zostało utworzone w celu opracowania bardziej ekologicznych sposobów recyklingu e-odpadów. Jest to również część inicjatywy NTU Smart Campus, której celem jest opracowanie zaawansowanych technologicznie rozwiązań na rzecz zrównoważonej przyszłości.”

Adiunkt Dalton Tay z NTU School of Materials Science and Engineering and School of Biological Sciences powiedział: „W Singapurze, kraju ubogim w zasoby, ten proces wydobycia w miastach w celu wydobycia cennych metali z wszelkiego rodzaju wyrzuconej elektroniki staje się bardzo ważny. Dzięki tej metodzie nie tylko zajmujemy się problemem wyczerpywania się zasobów, utrzymując te metale szlachetne w jak najszerszym użyciu, ale także problem e-odpadów i akumulacji odpadów spożywczych – zarówno rosnący kryzys światowy.”

Wyniki badań zostały opublikowane w lipcu w czasopiśmie naukowym Environmental Science & Technology.

Tanie, zrównoważone podejście
Dzięki przemysłowemu podejściu do recyklingu odpadów z baterii wytwarzających szkodliwe zanieczyszczenia, hydrometalurgia – wykorzystująca wodę jako rozpuszczalnik do ekstrakcji – jest coraz częściej badana jako możliwa alternatywa. Proces ten polega na pierwszym rozdrabnianiu i kruszeniu zużytych baterii w celu utworzenia zmiażdżonego materiału zwanego czarną masą. Następnie naukowcy wydobywają cenne metale z czarnej masy, rozpuszczając je w mieszance silnych kwasów lub słabych kwasów oraz innych substancji chemicznych, takich jak nadtlenek wodoru pod wpływem ciepła, zanim pozwolić metalom wytrącić się.

Chociaż stosunkowo bardziej przyjazne dla środowiska niż konwencjonalne metody, stosowanie tak silnych chemikaliów na skalę przemysłową może generować znaczną ilość wtórnych zanieczyszczeń, stwarzając znaczne zagrożenie dla bezpieczeństwa i zdrowia, powiedział asst prof Tay.