Η ανακύκλωση μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων μπορεί να καταστεί ευκολότερη, φθηνότερη και πιο φιλική προς το περιβάλλον, σύμφωνα με μια νέα επιστημονική έρευνα από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Τσάλμερς (Chalmers University of Technology) της Σουηδίας, το οποίο περιγράφει μια βελτιστοποιημένη διαδικασία ανακύκλωσης μπαταριών. Η έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Waste Management, πραγματοποιήθηκε από τους κορυφαίους ειδικούς σε τούτο τον τομέα και αντιπροσωπεύει ένα μεγάλο βήμα για την ηλεκτροκίνηση του μέλλοντος.
Καθώς αυξάνεται η χρήση ηλεκτρικών οχημάτων (EV), οι διαδικασίες ανακύκλωσης και επιδιόρθωσης μπαταριών για EV και των κρίσιμων ακατέργαστων μετάλλων που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή τους γίνονται όλο και πιο σημαντικός τομέας έρευνας. Μία μέθοδος που προσελκύει σήμερα μεγάλο ενδιαφέρον είναι ο συνδυασμός θερμικής προεπεξεργασίας και υδρομεταλλουργίας, στην οποία χρησιμοποιείται υδατική χημεία για την ανάκτηση των μετάλλων.
Αρκετές εταιρείες αναπτύσσουν συστήματα που χρησιμοποιούν αυτόν τον συνδυασμό, αλλά οι ερευνητές στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Τσάλμερς, ανακάλυψαν ότι αυτές οι εταιρείες χρησιμοποιούν πολύ διαφορετικές θερμοκρασίες και χρόνους στις διαδικασίες τους και ότι υπήρχε μεγάλη ανάγκη για μια συγκριτική μελέτη για τον προσδιορισμό της βέλτιστης θερμικής επεξεργασίας και της υδρομεταλλουργικής διαδικασίας για την ανακύκλωση μπαταριών ιόντων λιθίου.
Υδρομεταλλουργική διαδικασία σε θερμοκρασία δωματίου
Ένα από τα κυριότερα ευρήματα της νέας μελέτης ήταν ότι η υδρομεταλλουργική διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό είναι κάτι που δεν έχει δοκιμαστεί στο παρελθόν, αλλά μπορεί να αποφέρει σημαντικά οφέλη με τη μορφή μειωμένων περιβαλλοντικών επιπτώσεων και χαμηλότερου κόστους για την ανακύκλωση των μπαταριών. Η διαδικασία μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί πολύ πιο γρήγορα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
«Τα ευρήματα της έρευνας μας μπορούν να βοηθήσουν σημαντικά τους τεχνικούς σε τούτο τον τομέα, αλλάζοντας απλά ορισμένους παραμέτρους στην διαδικασία επεξεργασίας ανακύκλωσης των μπαταριών. Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να χρειάζεται απλά η μείωση της θερμοκρασίας από τους 60 με 80 βαθμούς Κελσίου, σε θερμοκρασία δωματίου, ενώ ένα άλλο ενδιαφέρον στοιχείο είναι πως η διαδικασία δεν χρειάζεται να διαρκεί αρκετές ώρες, αλλά μόλις 30 λεπτά», λέει. ο Burcak Ebin, ερευνητής στο Τμήμα Χημείας και Χημικής Μηχανικής στο Τσάλμερς και ένας από τους επικεφαλής της μελέτης.
Οι ερευνητές εξέτασαν πως τα διαφορετικά στάδια – η θερμική προεπεξεργασία και η υδρομεταλλουργία – επηρεάζονται το ένα από το άλλο. Έγινε μια σημαντική σύγκριση μεταξύ των δύο διαφορετικών προσεγγίσεων για τη θερμική προεπεξεργασία, την αποτέφρωση ή την πυρόλυση. Η πυρόλυση πρέπει να διεξάγεται χωρίς οξυγόνο και θεωρείται πιο φιλική προς το περιβάλλον και μάλιστα οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η λεπτομέρεια έφερε καλύτερα αποτελέσματα.
«Για να καλυφθεί η τεράστια ανάγκη για ανακύκλωση μπαταριών, οι διαδικασίες που χρησιμοποιούνται αυτή τη στιγμή πρέπει να γίνουν όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικές, επομένως αυτή η μελέτη προσφέρει ανεκτίμητη γνώση για τους κατασκευαστές και τους χειριστές αυτής της τεχνολογίας. Οι μέθοδοι που παρουσιάζουμε μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση της ανακύκλωσης όλων των ειδών μπαταριών ιόντων λιθίου», εξηγεί η Martina Petranikova, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια στο Τμήμα Χημείας και Χημικής Μηχανικής στο Chalmers, η οποία έχει επίσης συνεργαστεί με την εταιρεία Northvolt, έναν από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές μπαταριών στην Ευρώπη.
Η συνεχής βελτιστοποίηση των διαδικασιών είναι ζωτικής σημασίας για αυτό το πεδίο
Εάν επιθυμούμε η ανακύκλωση των μπαταριών ηλεκτρικών αυτοκινήτων να καταστεί αξιόπιστη και γρηγορότερη προκειμένου να καλύψει ολοκληρωτικά τις ανάγκες της αγοράς, τότε το κόστος πρέπει να μειωθεί ριζικά. Η βελτίωση των διαδικασιών είναι επομένως μια κρίσιμη πρόκληση.
«Για να μειώσουμε το κόστος, πρέπει πρωτίστως να περιορίσουμε τα βήματα στη διαδικασία ανακύκλωσης. Εργαζόμαστε σε πολλά έργα για τούτο τον στόχο αυτή τη στιγμή, ενώ οι στενές συνεργασίες και η καλή επικοινωνία μεταξύ των ερευνητών και των τεχνικών είναι εξαιρετικά σημαντικές, διότι βοηθάει να ξεπεράσουμε όλες τις σοβαρές προκλήσεις που αντιμετωπίζουμε στον τομέα ανακύκλωσης των μπαταριών», λέει η Martina Petranikova.
Ένα παράδειγμα αυτού είναι ορατό στη νέα τάση που έχει εξαπλωθεί μεταξύ των παραγωγών μπαταριών για EV – και είναι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Αυτές οι μπαταρίες περιέχουν σημαντικά περισσότερα διαφορετικά μέταλλα, γεγονός που καθιστά την ανακύκλωση πολύ πιο δύσκολη.
«Ως ερευνητές έχουμε την υποχρέωση να συνεργαστούμε και να συμφωνήσουμε για τη δημιουργία ενός παγκόσμιου προτύπου που θα χρησιμοποιείται στη διαδικασία ανακύκλωσης των μπαταριών, προκειμένου να είναι αποδοτικότερη, φθηνότερη και συντομότερη», λέει η Martina Petranikova.
