بازیافت ارزان و ۹۸ درصدی فلزات از باتری‌های مستعمل

به گزارش خبرنگار خبرگزاری علم و فناوری آنا، این فرآیند نه تنها زمان مورد نیاز برای بازیافت را کوتاه می کند، بلکه جریان زباله های ثانویه را نیز کاهش می دهد.

پیش بینی می شود با توجه به حرکت جهان به سمت منابع انرژی تجدیدپذیر، تقاضا برای باتری افزایش یابد و با توسعه فناوری های انرژی پایدار، تقاضا برای فلزات گرانبهای مصرفی در باتری ها نیز افزایش خواهد یافت.

بسیاری از مواد مورد استفاده در چنین باتری هایی مانند باتری های لیتیوم یونی به وفور در دسترس نیستند و بهترین راه برای رفع این نیاز بازیافت باتری های قدیمی است.

به همین منظور، گروهی از محققان دانشگاه رایس در آمریکا فرآیند بازیافت جدیدی را توسعه داده‌اند که به نجات بیش از 98 درصد فلز مورد استفاده در چنین باتری‌هایی کمک می‌کند.

این رویکرد جدید نه تنها جریان‌های زباله ثانویه ناشی از محلول‌های اسیدی و آلوده را کاهش می‌دهد، بلکه زمان لازم برای بازیافت را نیز به شدت کوتاه می کند.

این دانش پژوهان ضایعات ترکیبی کاتد و آند باتری‌ها را با استفاده از روش گرمایش ژول در دمایی فراتر از 2100 درجه کلوین که در عرض چند ثانیه به دست می‌آید، در معرض گرما یا تابش قرار دادند.

این روش می تواند لایه بی اثر را از فلزات باتری حذف کند، حالت اکسیداسیون آنها را کاهش دهد و آنها را در اسید با غلظت کم محلول کند. به گفته محققان، بدون توجه به مواد شیمیایی باتری ها، تمام فلزات را می توان با بازده عالی با استفاده از اسیدهای ضعیف مانند «0.01 M HCl » بازیابی کرد، که میزان ضایعات ثانویه را کاهش می دهد.

این فرآیند می تواند در بازیابی فلزات موجود مواد بازیافتی به بازدهی 98 درصدی برسد.

در مقایسه با روش های مرسوم، فرآیند جدید کمتر از 20 دقیقه طول می کشد تا همان مقدار حل شود.

این فرآیند به طور بالقوه می تواند به دلیل استفاده کمتر از انرژی، آب و اسید هزینه بازیافت زباله باتری کاهش داده و دی اکسید کربن کمتری تولید کند.

«جین‌هانگ چن» « Jinhang Chen » یکی از مجریان این پروژه گفت: ما یک روش پربازده و کم‌هزینه برای بازیابی فلزات به‌طور مستقیم از «توده سیاه» ابداع کرده ایم که به طور قابل توجهی ردپای محیطی بازیافت باتری مصرف شده را کاهش می دهد.

توده سیاه ، ضایعات ترکیبی کاتد و آند است که صنعت به طور سنتی سعی در بازیافت آن دارد .

این دانشمندان می گویند از آنجایی که تقریباً ده سال است رانندگی با وسایل نقلیه برقی رایج شده، بازیافت باتری اهمیت پیدا می‌ کند چرا که بسیاری از باتری‌ های این خودروها اکنون به پایان عمر خود نزدیک می‌ شوند.

بازیافت باتری های استفاده شده نه تنها به کاهش اثرات نامطلوب معدن بر روی محیط زیست کمک می کند، بلکه یک تصمیم مالی عاقلانه است زیرا بسیاری از انواع باتری های لیتیوم یونی حاوی غلظت بالاتری از کبالت و نیکل نسبت به سنگ معدن طبیعی هستند.

محققان می گویند اگرچه میزان زباله های الکترونیکی با سرعت سالانه 9 درصد در حال افزایش است، اما هنوز 95 درصد باتری ها بازیافت نمی شوند زیرا نمی توانیم این کار را انجام دهیم.

«جیمز تور» « James Tour»، استاد شیمی و علم مواد دانشگاه رایس می‌گوید: در بسیاری از فرآیندهای فعلی بازیافت باتری از اسیدهای قدرتمند استفاده می شود که فرآیندهایی معمولاً کثیف و دست و پا گیر قلمداد می شوند.

این گروه از پژوهشگران که از فرآیند جدید استفاده می کند اکنون می تواند به راحتی فلزات مورد نیاز را با استفاده از اسید هیدروکلریک با غلظت پایین تصفیه کند، که در مقایسه با سایر فرآیندهای بازیافت در مقدار اسید بسیار کمتری استفاده می شود. این بسیار به بهبود اقتصادی کل فرآیند کمک می کند.

چن می گوید: این مطالعه برای توسعه مدیریت ضایعات باتری انگیزه بخش است و می تواند به تولید انبوه وسایل نقلیه برقی با هزینه رقابتی تر از طریق کاهش هزینه تولید باتری کمک کند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Science Advances منتشر شده است.