Zweedse onderzoekers zeggen dat ze een nieuwe methode hebben ontwikkeld om batterijen uit elektrische voertuigen te recyclen, waarmee 100 procent van het aluminium en 98 procent van het lithium kan worden teruggewonnen.
Onderzoekers van de Chalmers University of Technology hebben de efficiënte manier gepresenteerd om metalen uit gebruikte batterijen te recyclen en tegelijkertijd het verlies van waardevolle grondstoffen zoals nikkel, kobalt en mangaan te minimaliseren.
Bovendien zijn er bij het proces geen dure of schadelijke chemicaliën nodig omdat de onderzoekers oxaalzuur gebruiken, een organisch zuur dat voorkomt in het plantenrijk.
Lithium afscheiden
“Tot nu toe is niemand erin geslaagd om precies de juiste omstandigheden te vinden om zoveel lithium af te scheiden met oxaalzuur en tegelijkertijd al het aluminium te verwijderen”, zegt Léa Rouquette, PhD-student bij de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie. “Aangezien alle batterijen aluminium bevatten, moeten we dit kunnen verwijderen zonder de andere metalen te verliezen.”
In het batterijrecyclinglaboratorium van Chalmers lieten Rouquette en onderzoeksleider Martina Petranikova zien hoe de nieuwe methode werkt: ze nemen de verpulverde componenten in de vorm van een fijngemalen zwart poeder en lossen dit op in een transparante vloeistof: oxaalzuur.
Rouquette produceert zowel het poeder als de vloeistof in iets dat doet denken aan een keukenmixer. Hoewel het net zo eenvoudig lijkt als het zetten van koffie, is de exacte procedure een unieke wetenschappelijke doorbraak. Door temperatuur, concentratie en tijd nauwkeurig af te stemmen, kwamen de onderzoekers tot een nieuw recept voor het gebruik van oxaalzuur, een milieuvriendelijk ingrediënt dat onder meer voorkomt in planten als rabarber en spinazie.
“We hebben alternatieven nodig voor anorganische chemicaliën. Een van de grootste knelpunten in de huidige processen is het verwijderen van restmaterialen zoals aluminium”, zegt Martina Petranikova, universitair hoofddocent aan de afdeling Scheikunde en Chemische Technologie van Chalmers. “Dit is een innovatieve methode die de recyclingindustrie nieuwe alternatieven kan bieden en problemen kan helpen oplossen die de ontwikkeling belemmeren.”
Auto accu in poedervorm
Verpletterde auto-accu in poedervorm links wordt opgelost in transparante vloeistof en gefilterd op aluminium en lithium (groene vloeistof), terwijl andere metalen, zoals kobalt, nikkel en mangaan, in de donkere vaste stoffen achterblijven (rechts) – Foto door Anna-Lena Lundqvist
De op water gebaseerde recyclingmethode wordt hydrometallurgie genoemd. In de traditionele hydrometallurgie worden alle metalen in een EV-batterijcel opgelost in een anorganisch zuur. Vervolgens verwijder je de “onzuiverheden” zoals aluminium en koper. Tenslotte kun je waardevolle metalen zoals kobalt, nikkel, mangaan en lithium afzonderlijk terugwinnen. Hoewel de hoeveelheid achtergebleven aluminium en koper klein is, zijn er meerdere zuiveringsstappen nodig en elke stap in dit proces kan lithiumverlies veroorzaken.
Met de nieuwe methode draaien de onderzoekers de volgorde om en winnen eerst het lithium en aluminium terug. Zo kunnen ze de verspilling van waardevolle metalen die nodig zijn om nieuwe batterijen te maken, verminderen.
Ook het laatste deel van het proces, waarbij het zwarte mengsel wordt gefilterd, doet denken aan het zetten van koffie. Terwijl aluminium en lithium in de vloeistof terechtkomen, blijven de andere metalen in de ‘vaste stoffen’ achter. De volgende stap in het proces is het scheiden van aluminium en lithium.
“Omdat de metalen heel verschillende eigenschappen hebben, denken we niet dat het moeilijk zal zijn om ze te scheiden. Onze methode is een veelbelovende nieuwe route voor het recyclen van batterijen – een route die zeker verdere verkenning waard is”, zegt Rouquette, die haar resultaten publiceerde in het tijdschrift Separation and Purification Technology.
De onderzoeksgroep van Petranikova is betrokken bij verschillende samenwerkingen met bedrijven om de recycling van accu’s van elektrische auto’s te ontwikkelen en is partner in grote onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten, zoals het Nybat-project van Volvo Cars en Northvolt.
