مهندسان دانشگاه تورنتو کانادا، روش جدید و پایدارتری را برای استخراج لیتیوم، کبالت، نیکل و منگنز از باتری‌های لیتیوم‌یونی که عمر آن‌‎ها به پایان رسیده است، ارائه کردند.

به گزارش پایگاه خبری و تحلیلی «فلزات‌ آنلاین» و به‌ نقل از وب سایت «Mining»، در مقاله‌ای که اخیرا در مجله «Resources, Conservation and Recycling» منتشر شده است، محققان تصریح می‌کنند که فرایندهای مرسوم برای بازیافت باتری‌های لیتیوم یونی انرژی‌بر بوده و سازگار با محیط زیست نیستند.

از یک سو، استخراج فلزات به روش پیرومتالورژی که در آن از دماهای بسیار بالا استفاده می‌شود، منجر به انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود. از سوی دیگر، استخراج یا تهیه فلزات به‌ روش هیدرومتالورژی که با کمک اسیدها و عوامل احیاکننده صورت می‌پذیرد، منجر به ایجاد پسابی می‌شود که نیاز به فرآوری و مدیریت دارد.

در مقابل، شرکت «U of T» از روش استخراج سیال فوق بحرانی برای بازیابی فلزات از باتری‌های لیتیوم یونی که عمر آن‌ها به پایان رسیده است، استفاده می‌کند. در این فرایند با استفاده از استخراج حلالی در دما و فشار بالاتر از نقطه بحرانی خود (یعنی در شرایطی که هم مانند مایع و هم مانند گاز رفتار می‌کند)، یک ترکیب از ترکیبی دیگری تفکیک می‌شود.

برای بازیابی فلزات، دانشمندان از دی‌اکسید کربن به عنوان حلال استفاده می‌کنند که با افزایش دمای به بالای ۳۱ درجه سانتی‌گراد و فشار تا هفت مگاپاسکال به فاز فوق بحرانی می‌رسد.

بنابراین دانشمندان توانستند اثبات کنند که این فرایند با بازدهی استخراج لیتیوم، نیکل، کبالت و منگنز تا ۹۰ درصد در مقایسه با فرایندهای شستشوی معمولی دیگر مطابقت دارد. این در حالی است که در این فرایند از مواد شیمیایی کمتری استفاده شده است و در نتیجه ضایعات ثانویه بسیار کمتری ایجاد می‌شود. در واقع، منبع اصلی انرژی صرف شده در طول فرایند استخراج حلالی فوق بحرانی برای فشرده‌سازی دی‌اکسید کربن بوده است.

گیزل عظیمی، سرپرست تیم تحقیق دانشگاه تورنتو، در یک بیانیه رسانه‌ای اعلام کرد که مزیت روش استفاده شده ما این است که ما از دی‌اکسید کربن موجود در هوا به عنوان حلال به جای اسیدها یا بازهای بسیار خطرناک استفاده می‌کنیم. دلیل استفاده از دی‌اکسید کربن فراوانی، ارزانی و بی‌اثر بودن آن است. به علاوه حمل، تخلیه و بازیافت آن آسان است.

استخراج با رنگ و بویی از کافئین

استفاده از روش استخراج سیال فوق بحرانی فرایند جدیدی نیست. از دهه ۱۹۷۰ به بعد در صنایع غذایی و دارویی برای استخراج کافئین از دانه‌های قهوه استفاده شده است. این آزمایش توسط عظیمی و تیم وی و بر اساس تحقیقات قبلی به منظور بازیابی عناصر نادر خاکی از باتری‌های نیکل هیدرید فلز در آزمایشگاه انجام شده است.

با این حال، این اولین بار است که از این فرایند برای بازیابی فلزات از باتری‌های لیتیوم یونی استفاده می‌شود.

وی در ادامه بیان کرد که شرکت ما اکنون به سمت تجاری‌سازی این روش پیش می‌رود تا سطح آمادگی فناوری آن را افزایش دهد. همچنین گام بعدی این شرکت، نهایی کردن مشارکت‌ها برای ایجاد تاسیسات بازیافت در مقیاس صنعتی برای تامین منابع از قراضه‌ها است و اگر این کار عملی شود، یک رویداد تحول‌آفرین در این عرصه خواهد بود.

وی تاکید کرد که اگر باتری‌های بیشتری بازیافت شوند، می‌توان زنجیره تامین محدود فلزات موجود در باتری‌ها را حفظ کرد که این امر موجب کاهش هزینه باتری خودروهای الکتریکی و در نهایت کاهش قیمت خودروها خواهد شد.