И покрај намалувањето на продажбата на електрични возила (EV) во некои земји, побарувачката за батерии минатата година се зголеми за околу 40% на глобално ниво и изгледа дека ќе продолжи со слично темпо. Како резултат на тоа, глобалниот апетит за литиум, клучниот елемент во литиум-јонските (Li-ion) батерии кои доминираат на пазарот на електрични возила, се очекува да надмине 2,4 милиони тони во 2030 година, што е повеќе од двојно од сегашното ниво.
Од каде ќе дојде целиот овој литиум е тешко прашање. Иако 70% од светските резерви на литиум-карбонат (од кој се ископува) се наоѓаат во Аргентина, Австралија и Чиле, неговото преработување во форма погодна за употреба во батерии е бизнис кој моментално доминира во Кина. Бидејќи Кина исто така доминира во преработката и на други важни материјали за батерии, вклучувајќи манган, кобалт и речиси целиот графит за батерии, постои загриженост за ранливоста на синџирите за снабдување доколку Кина започне да ги ограничува залихите на одредени суровини, како што тоа го правеше во минатото. Како резултат на тоа, законодавците и производителите на автомобили во Европа и Северна Америка се обидуваат да воспостават локални извори за батерии.
Последните откритија на полето на рециклирањето, заедно со големиот број технолошки подобрувања, значи дека во рок од десетина години, глобалната побарувачка за суровини за изградба на нови батерии би можела да биде задоволена од рециклирање на старите.
Литиум, манган и кобалт на широко се користат за производство на електроди наречени катоди, најскапиот дел од литиум-јонската батерија. Кога батеријата се полни, електроните се отстрануваат од литиумовите атоми на катодата за да се создадат наелектризирани честички наречени јони. Потоа јоните мигрираат преку електролитот, обично течен медиум, до втората електрода наречена анода. Оваа електрода е направена од графит, чиста форма на јаглерод. Во меѓувреме, електроните создадени на катодата патуваат по жиците на колото за полнење кон анодата, каде што се соединуваат со јоните и се складираат таму. Кога батеријата се празни, процесот се враќа, при што електроните во колото напојуваат уред – во случај на електрично возило, тоа е неговиот електричен мотор. Иако може да се користат различни хемии, манганот и кобалтот се особено добри за стабилизирање и подобрување на перформансите на литиум-јонската батерија.
Во моментов, рециклирањето на батериите главно се ограничува на извлекување суровини од отпадот произведен од гига-фабриките. Сепак, наскоро ќе се појави многу побогат извор, бидејќи првиот бран на електрични возила ќе стигне до крајот на својот животен век. До 2040 година, 60% од материјалите кои се користат за производство на батерии во Европа би можеле да доаѓаат од рециклирање на старите, потпомогнато од иновации во процесите на обновување.
Аналитичарите имаат сличен став. Глобално, рударството за суровини за производство на батерии би можело да го достигне врвот до средината на 2030-тите, смета RMI, американски тинк-тенк. Ова ќе биде предизвикано од комбинација на подобро рециклирање и континуирани напредоци во хемијата на батериите, кои ја зголемуваат енергетската густина на клетките, така што батериите можат да се прават со помалку суровини. RMI верува дека до 2050 година би можело целосно да се избегне рударството за батерии.
Начините на кои денес се рециклираат батериите предизвикува многу проблеми. Некои се трудоинтензивни, додека други бараат многу енергија или се штетни за животната средина. Но, секоја пречка е поттик за иновација. Стрипингот на клетките со физички методи за отстранување на нивните компоненти, на пример, бара многу труд. Процесот наречен пирометалургија може да го поедностави собирањето на метали како никел и кобалт со печење на батериите на температури до 1600°C, но тоа не е корисно за литиумот. Наместо тоа, за овој метал е потребен процес наречен хидрометалургија, во кој старите батерии се дробат и добиената „црна маса“ се третира со остри хемикалии познати како ликовианти.
Некои ликовианти користат концентрирани киселини, кои можат да претставуваат ризици за животната средина и здравјето. Поради тоа, тие мора внимателно да се третираат пред да се отфрлат, што ги зголемува трошоците за рециклирање. Постојат побенигни алтернативи, како длабоките еутектични растворувачи (DES) развиени од истражувачи на универзитетот во Рајс, Хјустон, Тексас, кои се биоразградливи и нетоксични. Сепак, овие растворувачи имаат свои проблеми. Имено, истите е потребно да се загреваат на околу 200°C долго време, при што може да се распаднат и да ја загубат својата ефикасност, DES досега не се покажале како комерцијално одржливи.
Групата од Рајс најде едноставно решение за проблемот со термичкото распаѓање: Ставање на растворувачите во микробранова печка. Се испостави дека холин хлорид, состојка на DES, е одличен апсорбер на микробранови. Ова значи дека DES брзо се загрева до температурите неопходни за екстракција на литиум од црната маса, вели Сохини Батачарија, еден од тимот на Рајс.
Во неодамнешна студија објавена во Advanced Functional Materials, групата известува дека со користење на микробранови, DES успеал да извлече околу 50% од литиумот од потрошена катода за само 30 секунди. Извлекувањето на 87% траело 15 минути, што е подобрување во споредба со 12 часа потребни за собирање на истата количина со користење на конвенционална електрична бања со масло. Ова откритие ветува дека ќе го направи извлекувањето на литиумот побрзо, поевтино и поефективно (некои конвенционални процеси за рециклирање извлекуваат само 5%). Исто така, треба да биде можно да се подесат DES решенијата за брзо извлекување на други метали.
Други истражувачи се заинтересирани за неметални соединенија. Графитот во анодата, на пример, може да претставува околу половина од батеријата по волумен. Иако графитот може исто така да се ископува, повеќето од него моментално се произведува во синтетичка форма преку печење на игличен кокс, нуспроизвод на некои постројки за обработка на јаглен и петрохемиски погони. Бидејќи графитот мора да биде прочистен над 99,95% за да се направат аноди, неговото обновување од контаминиран отпад од батерии е исклучително тешко.
Talga, австралиска фирма за материјали, најде решение за тој проблем. Неодамна потпиша договори со два рециклатори, британската Altilium и германската Aurubis, за прочистување на графитот обновен од отпад и батерии на крајот од животниот век, за да може повторно да се користи за изработка на нови аноди. Talga ќе користи хемиски процес на прочистување, чиишто детали се чуваат во тајност додека се чекаат патенти. Сепак, познато е дека тој се заснова на техника користена во првата европска фабрика за производство на аноди. Оваа фабрика е поставена од Talga во северна Шведска, каде што компанијата исто така управува со рудник за графит.
Како што технологијата за рециклирање продолжува да се развива, може да се појави циркуларен синџир на снабдување. Тоа би овозможило полокализирано производство на батерии и избегнување на ранливостите во синџирите на снабдување. Исто така, би ги намалило вкупните емисии на јаглерод при рударството и преработката на суровините за батерии – овозможувајќи им на возачите на електрични возила повеќе да тврдат дека се еколошки свесни.
Извор: Economist.com
