Keskkonnasõbralik Tehnoloogia Liitiumi Taaskasutamiseks

Teadlased Rice’i Ülikoolist on välja töötanud uuendusliku meetodi liitiumi taaskasutamiseks kasutatud liitium-ioonakudest, mis on nii kiire kui ka keskkonnasõbralik. Liitium on kriitiline ressurss, mida kasutatakse laialdaselt laaditavates akudes, eriti elektrisõidukites ja elektroonikaseadmetes. Kuna liitiumi kaevandamine võib olla keskkonnale kahjulik ja geopoliitilised faktorid võivad ohustada tarneahelaid, on liitiumi tõhus taaskasutamine muutumas üha olulisemaks.

Rice’i Ülikooli teadlaste meeskond, mida juhtisid Pulickel Ajayan, Salma Alhashim ja Sohini Bhattacharyya, on välja töötanud mikrolainekiirgusel põhineva meetodi, mis kasutab sügavaid eutektilisi lahusteid (deep eutectic solvents, DES) liitiumi ja teiste metallide eraldamiseks vanadest akudest. See protsess on võimeline taaskasutama kuni 87% akudes olevast liitiumist kõigest 15 minutiga, mis on võrreldes traditsiooniliste meetoditega ligi 100 korda kiirem (Rice News) (ScienceDaily) (New Atlas).

Traditsioonilised taaskasutusmeetodid, mis kasutavad tihti karmide hapete kasutamist, on tihtipeale ebaefektiivsed ja keskkonda koormavad, võimaldades taastada vähem kui 5% akudes olevast liitiumist. Rice’i meeskonna meetod kasutab DES-i, mis koosneb koliinkloriidist ja etüleenglükoolist. See segu aitab liitiumi eraldada teiste metallide seast, mida toetab tõhus mikrolainekiirgus. Mikrolainete kasutamine võimaldab energiat suunata otse molekulidele, kiirendades keemilisi reaktsioone märkimisväärselt (ScienceDaily) (New Atlas).

Lisaks liitiumi taaskasutamisele on see meetod võimeline eraldama ka teisi väärtuslikke metalle, nagu koobalt ja nikkel, muutes selle eriti kasulikuks erinevate metallide selektiivseks taaskasutamiseks akudest. Meetodi keskkonnasõbralikkus ja tõhusus muudavad selle perspektiivikaks lahenduseks liitium-ioonakude taaskasutuse turul (Rice News) (EurekAlert!).

Meetodi Eelised ja Kasud

Kiirus ja efektiivsus

Üks suurimaid eeliseid on meetodi erakordne kiirus. Mikrolainekiirguse kasutamine võimaldab saavutada kõrgeid taaskasutamise määri väga lühikese aja jooksul. Traditsioonilised meetodid, mis kasutavad õlivanni soojusallikana, võivad võtta kuni 12 tundi, et taaskasutada 87% liitiumist. Uus meetod suudab saavutada sama tulemuse kõigest 15 minutiga. See ajakulu vähendamine on oluline nii tööstuslikus mastaabis taaskasutusprotsesside optimeerimisel kui ka keskkonnamõjude vähendamisel, kuna lühemad protsessid vajavad vähem energiat ja vähendavad seega ka süsiniku jalajälge (ScienceDaily) (New Atlas).

Keskkonnasõbralikkus

Kasutatavad sügavad eutektilised lahustid on palju keskkonnasõbralikumad võrreldes traditsiooniliste lahustitega, mis tihtipeale sisaldavad ohtlikke happeid. DES on biolagunev ja mitte-toksiline, vähendades sellega protsessi potentsiaalselt kahjulikke kõrvalmõjusid keskkonnale. Mikrolainekiirguse kasutamine kui soojusallikas on samuti energiatõhusam ja vähendab vajadust kõrgete temperatuuride järele, mis on vajalikud traditsioonilistes meetodites (EurekAlert!).

Mitmekülgsus ja kohandatavus

Teadlased rõhutavad, et DES-i koostist saab kohandada, et suunata selektiivselt erinevaid metalle, mitte ainult liitiumit. See tähendab, et sama tehnoloogiat saab kasutada ka teiste väärtuslike metallide, nagu koobalti ja nikli, taaskasutamiseks, mis on samuti olulised komponendid elektroonika- ja akutehnoloogias. See kohandatavus muudab selle meetodi eriti atraktiivseks laia spektri taaskasutuslahenduste väljatöötamisel, pakkudes võimalusi mitmesuguste metallide eraldamiseks ja taaskasutamiseks (Rice News) (New Atlas).

Majanduslikud mõjud

Liitiumi turu väärtuseks hinnatakse 2023. aastal umbes 65 miljardit dollarit ja prognoositakse, et see kasvab järgmise kaheksa aasta jooksul veel 23%. Liitiumi kaevandamine on kulukas ja ressursimahukas, samuti on selle tarneahelate jätkusuutlikkus geopoliitiliste tegurite tõttu tihti ohustatud. Uus taaskasutusmeetod võib oluliselt vähendada vajadust liitiumi esmase kaevandamise järele, vähendades seega ka tootmiskulusid ja suurendades liitiumi kättesaadavust turul. See omakorda võib aidata stabiliseerida liitiumi hinda ja vähendada sõltuvust liitiumirikkaid piirkondi puudutavatest geopoliitilistest riskidest (New Atlas).

Tuleviku perspektiivid

Uus taaskasutusmeetod võib oluliselt kaasa aidata üleminekule ringmajandusele, kus materjalide taaskasutamine ja jätkusuutlik tootmine on võtmetähtsusega. Kuna nõudlus liitium-ioonakude järele kasvab jätkuvalt, on sellised innovatiivsed lahendused kriitilise tähtsusega, et tagada vajalikud ressursid tulevikus, minimeerides samal ajal keskkonnamõjusid.

Kokkuvõttes on Rice’i Ülikooli teadlaste väljatöötatud mikrolainetehnoloogial põhinev liitiumi taaskasutamise meetod märkimisväärne läbimurre, mis pakub kiiret, tõhusat ja keskkonnasõbralikku lahendust. See võimaldab mitte ainult suurendada liitiumi taaskasutamise määra, vaid ka vähendada kogu protsessi keskkonnajalajälge, tehes sellest potentsiaalselt väärtusliku tööriista laiaulatuslikuks kasutamiseks tööstuses.

Loe ka lisaks: “SUUR SAAVUTUS ⟩ Nüüdsest saab haruldase liitiumi pea täielikult vanadest akudest kätte” – teadus.postimees.ee