Kyselina z vína jako klíč k udržitelné recyklaci: Vědci našli čistší cestu k získávání kobaltu a niklu z baterií

Nový postup využívá bio-kyseliny a elektrolytické získávání k efektivnějšímu oddělení kobaltu a niklu z bateriového odpadu. Kyselina vinná, běžná ve výrobě vína, se ukázala jako klíčová pro čistší a udržitelnější recyklaci těchto kritických kovů.

Vědci vyvinuli ekologičtější způsob, jak oddělit kobalt a nikl z materiálů lithium-iontových baterií. Využívají k tomu elektrochemickou techniku posílenou přírodní kyselinou, která je běžně spojována s výrobou vína. Poptávka po lithium-iontových bateriích rychle roste s expanzí elektrických vozidel, chytrých telefonů a systémů pro ukládání energie v síti. Tyto baterie se silně spoléhají na kovy jako kobalt a nikl, což činí jejich účinné získávání z použitých baterií stále důležitějším.

Oddělování těchto dvou kovů je obtížné. Průmysl se obvykle spoléhá na extrakci rozpouštědly, těžební techniku, která používá velké objemy organických rozpouštědel a chemických činidel k izolaci kovů z rozpuštěného materiálu. Ačkoli je tato metoda účinná, je nákladná a environmentálně problematická. Navíc se potýká s problémy při recyklaci baterií, kde jsou koncentrace kovů nízké a je smícháno mnoho různých iontů.

Tým výzkumníků pod vedením Yayuan Liu, asistentky profesora chemického a biomolekulárního inženýrství, zkoumal alternativní přístup založený na elektrolytickém získávání. Tato technika je široce používána v průmyslu k získávání mědi redukcí rozpuštěných kovových iontů a jejich ukládáním jako pevného kovu na elektrodě. „Je velmi těžké vytvořit moderní lithium-iontovou baterii, zdroj energie, na který se tak silně spoléháme, bez niklu a kobaltu. Přístup k velkým množstvím obou kovů je kritický pro přechod na čistou energii,“ říká Liu.

Vědci uvádějí, že tento přístup by mohl být obzvláště užitečný pro „městskou těžbu“, proces získávání cenných minerálů z vyřazené elektroniky a použitých baterií. Země s omezenými těžebními zdroji se stále více obracejí k recyklaci, aby si zajistily dodávky kritických materiálů. „Výhoda elektrolytického získávání v městské těžbě nám dává praktickou cestu, jak přeměnit bateriový odpad na cenný zdroj kobaltu a niklu, a zároveň pomoci Spojeným státům snížit závislost na zahraničních dodavatelských řetězcích,“ dodává Liu.

Myšlenka vzešla ze spolupráce s Michaelem Betenbaughem, který se zajímal o udržitelnější recyklaci baterií. Mnoho recyklačních procesů používá minerální kyseliny k rozpouštění kovů z elektronického odpadu před jejich oddělením. Tým místo toho zkoumal bio-kyseliny, organické kyseliny produkované mikrobiální fermentací. Tyto kyseliny dokážou kovy rozpouštět, ale také s nimi chemicky interagují způsoby, které ovlivňují pozdější kroky oddělování. „Testovali jsme různé bio-kyseliny a zjistili jsme, že když interagují s kovovými ionty, mění jejich chování a činí oddělení niklu a kobaltu mnohem proveditelnějším,“ uvedl Li.