Brz način za recikliranje litija pomoću mikrovalke

Iako litija ima relativno u izobilju, srebrno-bijelog metala uskoro bi moglo ponestati zbog procvata industrije električnih vozila, ciljeva zdrave energije i geopolitičkih čimbenika. Očekuje se da će globalno tržište litij-ionskih baterija (LIB) porasti za više od 23% u sljedećih osam godina, što će vjerojatno povećati postojeće izazove u opskrbi litijem.

U svojoj studiji objavljenoj u časopisu Advanced Functional Materials, istraživači s američkog Sveučilišta Rice, opisuju brzu, učinkovitu i ekološki prihvatljivu metodu za selektivno izdvajanje litija korištenjem mikrovalnog zračenja i lako biorazgradivog otapala. Nalazi pokazuju da novi proces može povratiti čak 50% litija u istrošenim katodama LIB-a za samo 30 sekundi, prevladavajući značajno usko grlo u tehnologiji recikliranja LIB-a.

Konvencionalne metode recikliranja često uključuju jake kiseline, dok se alternativna ekološki prihvatljiva otapala poput dubokih eutektičkih otapala (DES) bore s učinkovitošću i ekonomskom održivošću. Štoviše, trenutne metode recikliranja vraćaju manje od 5% litija, uglavnom zbog kontaminacije i gubitka tijekom procesa, kao i zbog energetski intenzivne prirode oporabe.

"Stopa oporavka je tako niska jer se litij obično taloži zadnji nakon svih ostalih metala, tako da je naš cilj bio otkriti kako možemo konkretno ciljati litij", rekla je Salma Alhashim, Riceova doktorska alumna koja je drugi glavni autor studije. "Ovdje smo koristili DES koji je mješavina kolin klorida i etilen glikola, znajući iz našeg prethodnog rada da tijekom ispiranja u ovom DES-u, litij biva okružen kloridnim ionima iz kolin klorida i ispire se u otopinu."

Kako bi se isprali drugi metali poput kobalta ili nikla, i kolin klorid i etilen glikol moraju biti uključeni u proces. Znajući da je od te dvije tvari samo kolin klorid dobar u apsorpciji mikrovalova, istraživači su potopili otpadni materijal baterija u otapalo i ispuhali ga mikrovalnim zračenjem.

"To nam je omogućilo selektivno ispiranje litija u odnosu na druge metale", rekla je Sohini Bhattacharyya, jedna od glavnih autora i postdoktorski suradnik Akademije Rice u Laboratoriju za nanomaterijale.. “Korištenje mikrovalnog zračenja za ovaj proces slično je načinu na koji kuhinjska mikrovalna pećnica brzo zagrijava hranu. Energija se prenosi izravno na molekule, zbog čega se reakcija odvija mnogo brže od konvencionalnih metoda zagrijavanja.”

U usporedbi s konvencionalnim metodama poput uljne kupke, grijanje uz pomoć mikrovalne pećnice može postići sličnu učinkovitost gotovo 100 puta brže. Na primjer, korištenjem procesa temeljenog na mikrovalnoj pećnici, tim je otkrio da je bilo potrebno 15 minuta za ispiranje 87% litija za razliku od 12 sati potrebnih za postizanje iste stope oporavka grijanjem u uljnoj kupelji.

Znanstvenici vjeruju da bi ova revolucionarna metoda mogla dramatično poboljšati ekonomiju i utjecaj recikliranja LIB-a na okoliš, pružajući održivo rješenje za rastući globalni problem.

Rad objavljen u časopisu Advanced Functional Materials možete pronaći na ovoj poveznici.