Revolutionaire microgolfmethode versnelt en verduurzaamt lithiumterugwinning uit batterijafval

AmsterdamOnderzoekers van de Rice University, onder leiding van Pulickel Ajayan, hebben een revolutionaire methode ontwikkeld om lithium uit gebruikte lithium-ion batterijen terug te winnen. Hun aanpak is sneller, schoner en milieuvriendelijker dan de huidige technieken. Ze maakten gebruik van microgolfstraling en een biologisch afbreekbare vloeistof om in slechts 30 seconden tot 50% van het lithium terug te winnen.

Lithium is cruciaal voor de productie van batterijen voor smartphones, laptops en elektrische auto's. De toename van het aantal elektrische auto's en de inspanningen om uitstoot te verminderen, hebben de vraag naar lithium doen stijgen. In 2023 was de wereldwijde markt voor lithium-ion batterijen meer dan $65 miljard waard en naar verwachting zal deze met meer dan 23% groeien in de komende acht jaar. Deze groei zet druk op de lithiumvoorzieningsketens, waardoor efficiënte recyclingmethoden essentieel zijn.

Traditionele recyclingmethoden zijn inefficiënt en schadelijk voor het milieu. Ze gebruiken sterke zuren en veel energie, maar winnen minder dan 5% van het lithium terug. Nieuwe, milieuvriendelijke opties zoals diepe eutectische oplosmiddelen (DESs) hebben echter ook problemen met efficiëntie en kosten.

Onderzoekers van de Rice University hebben een nieuwe methode ontwikkeld waarbij ze cholinechloride en ethyleenglycol gebruiken als een diep eutectisch oplosmiddel (DES). Hier zijn enkele belangrijke bevindingen uit hun onderzoek:

• Microgolfstraling versnelt het herstelproces.
• Het realiseert selectief lithiumherstel in slechts 30 seconden.
• Traditionele oliebadverwarming duurt 12 uur voor hetzelfde herstelniveau.
• Met de microgolfmethode wordt 87% lithiumherstel bereikt in 15 minuten.
• De oplosmiddelstabiliteit is beter met microgolven door kortere verwarmingscycli.

Lees ook:

Vandaag · 01:34

Nieuw onderzoek: DNA schadelijker voor planten dan TNT, dringende milieuproblemen ontrafeld

Sohini Bhattacharyya, een postdoctoraal onderzoeker en een van de hoofdauteurs, legde uit dat het recyclen van lithium-ionbatterijen (LIB's) cruciaal is voor het terugwinnen van belangrijke metalen zoals lithium, kobalt en nikkel. De huidige recyclemethoden halen meestal als laatste lithium terug, wat resulteert in verontreiniging en verlies. De nieuwe microwave-gebaseerde methode richt zich op het eerst terugwinnen van lithium, waardoor het proces efficiënter en effectiever wordt.

Salma Alhashim, een van de belangrijkste auteurs, verklaarde dat cholinechloride in de DES-oplossing microgolven absorbeert en lithium verkiest boven andere metalen zoals kobalt en nikkel. Deze methode is bijna 100 keer sneller dan traditionele methoden en voorkomt ook dat de DES afbreekt, wat vaak gebeurt bij langere verhittingsmethoden zoals oliebaden.

Deze nieuwe methode kan de manier veranderen waarop lithium-ion batterijen worden gerecycled, waardoor het goedkoper en milieuvriendelijker wordt. Het verhoogt de hoeveelheid herwonnen materiaal en vermindert de milieuschade. Onderzoekers menen dat grootschalige toepassing van deze DES-gebaseerde recycling de industrie aanzienlijk kan verbeteren.

Deze doorbraak toont aan dat het terugwinnen van lithium uit gebruikte batterijen in de toekomst sneller, schoner en efficiënter kan zijn. Het voldoet aan de groeiende vraag naar lithium en pakt de milieuproblemen van huidige recyclingmethoden aan. Het onderzoek, gepubliceerd in Advanced Functional Materials, is een belangrijke stap richting duurzame technologie.