A lítium mentheti meg a Földet, de gyorsan elfogyhat

A lítium napjaink szene, olyan nélkülözhetetlenné vált, mint az évszázadokon át használt, ma már kiváltani kívánt tüzelőanyag. A lítium-ion akkumulátorok számos olyan eszközünkben megtalálhatóak, amelyek nélkül elképzelhetetlen lenne a hétköznapi életünk, legyen szó például munkáról (laptop, telefon) vagy közlekedésről (elektromos járművek). A fosszilis tüzelőanyagokról való átállás részeként egyre elterjedtebbek az akkumulátorral működő eszközök, így az újrahasznosításuk a jövőben még fontosabb lesz, hiszen a lítiumból jóval kevesebb áll a rendelkezésünkre, mint a káros hatású fosszilis tüzelőanyagokból.

A régi akkumulátorok őrlése egy alacsony energiaigényű megoldás lehet a bennük lévő lítium és más egyéb fémek kinyerésére – írja a nature.com.

Az újratölthető akkumulátorokban lévő lítiumot jelenleg magas hőmérsékletre hevítéssel vagy tömény savakkal és szerves oldószerekkel hasznosítják újra, becslések szerint mindössze az akkumulátorokban lévő fémek 15 százaléka nyerhető csak vissza.

Egy új kutatásban azt vizsgálták, hogy a „mechanokémia” eszközeit alkalmazva mennyivel lehetne eredményesebb az eljárás. Oleksandr Dolotko, a németországi Karlsruhei Műszaki Egyetem anyagtudósa és kollégái két extrakciós, szétválasztási módszert fejlesztettek ki, változó sikerrel.

A kutatók először egy lítium-kobalt-oxid akkumulátorból vették ki a katódanyagot, majd ugyanannyi alumíniumfóliával kombinálták, utóbbira azért volt szükség, hogy lehetővé tegyék az elektronok kimozdulását az akkumulátorból. A vegyületeket egy golyósmalom segítségével keverték össze, három óra elteltével az alumínium reakcióba lépett a katód anyagával, és oldhatatlan alumínium-oxidok, valamint fémes kobalt és vízoldható lítium-oxidok keveréke jött létre. Ebből lítium-karbonátot hozták létre, amely felhasználható újabb akkumulátorok készítésére.

Az eljárással ugyan a korábban kinyert fémnek csaknem a dupláját nyerték vissza, de így is csak 30 százalékot, és a hatékonyság növelésének érdekében Dolotko csapata módosította a kísérletét. A második változat kevesebb lépésből állt – vízzel melegítették a golyósmalomból kikerülő keveréket. Ez megakadályozta az oldhatatlan lítium-alumínium-oxidok képződését, amelyek elzárják a lítiumot. A továbbfejlesztett eljárás már a lítium a 75 százalékát kinyerte a katódanyagok keverékéből.

„Olyan helyzetben vagyunk, hogy ma még nem igazán tudjuk, hogy a lítiumot, amire 2030-ban szükségünk lesz, honnan teremtjük elő” – mondta Hans Eric Melin, a lítiummal foglalkozó londoni tanácsadó cég, a Circular Energy Storage igazgatója. A kutatás eredményességével kapcsolatban rámutatott arra, hogy az akkumulátor-újrahasznosítás bonyolultabb annál, mint hogy egyszerűen csak kifejlesszenek egy új eljárást, ez a mechanokémiai újrahasznosítási folyamat egy kis laboratórium méretű demonstráció leginkább, nem pedig egy mindent felülíró új technológia.

Dolotko szerint van lehetőség a folyamat finomítására, és azon is dolgozik, hogy egyidejűleg más fémeket is kivonjanak az akkumulátorokból, beleértve a kobaltot és a nikkelt. Noha ezeknek a fémeknek a kínálata nem fogy kritikusan, az újrahasznosításuk a növekvő kereslet hatására egyre lényegesebbé válik.

Szükséges is lehet a további vizsgálatok folytatására, ugyanis az Európai Unió célkitűzései között szerepel, hogy a lítium esetében az anyagvisszanyerési érték 2031-re 80 százalék lesz, jelenleg azonban mindösszesen a lítium-ion akkumulátoroknak és elemeknek az öt százalékát hasznosítják újra, így elengedhetetlen lenne új technológiák mentén a termelékenységet növelni.