Kiinalaiset tutkijat ovat kehittäneet ”kolme yhdessä” -tekniikan, jonka avulla akut voidaan kierrättää CO₂:n avulla, hiili voidaan talteenottaa ja aggressiivisten happojen käyttöä voidaan välttää.
Sisältö
Kiina on esitellyt menetelmän, joka kuulostaa lähes harmittomalta, mutta osoittaa yhden energiasiirtymän suurimmista esteistä: miten kierrättää miljoonia litiumakkuja aiheuttamatta uusia ympäristöongelmia .
Kiinan tiedeakatemian ja Pekingin teknillisen instituutin tutkijat ovat osoittaneet, että hiilidioksidin ja veden seos voi poistaa jopa 95 % litiumista käytetyistä akuista yhtä tehokkaasti kuin aggressiivisimmat teolliset prosessit, mutta täysin erilaisella ympäristöprofiililla.
Menetelmä on yksinkertainen: CO₂ kulkee veden läpi kuin hiilihapollinen juoma. Tämä liuennut kaasu muodostaa erittäin heikkoa hiilihappoa, joka riittää irrottamaan litiumin akkujen katodeista. Ei äärimmäisiä lämpötiloja, ei voimakkaita happoja, ei kemiallisia pilviä, jotka vaatisivat koko laitoksen eristämistä. Kaikki tapahtuu huoneenlämmössä ja normaalissa paineessa . Laboratoriossa tämä prosessi etenee niin pehmeästi, että se on jyrkässä kontrastissa perinteisten menetelmien kovuuteen.
Konteksti tekee tästä vieläkin ajankohtaisempaa. Kansainväliset ennusteet osoittavat, että vuosisadan puoliväliin mennessä litiumparistojen jätteiden määrä nousee satoihin miljooniin tonneihin , mikä johtuu liikenteen, kiinteiden energianvarastojen ja kulutuselektroniikan sähköistymisestä.
Jokainen kaatopaikalle päätyvä tai saastuttavilla tekniikoilla kierrätettävä akku ei vain tuhlaa strategisesti tärkeää resurssia, vaan myös lisää painetta ekosysteemeihin, jotka jo muutenkin kärsivät litiumin intensiivisestä louhinnasta suolamaille, pohjavesikerroksiin ja herkille alueille.
Palauta tilanne ennalleen aiheuttamatta sotkua.
Perinteiset jätteenkäsittelyjärjestelmät toimivat, mutta ne perustuvat korkeisiin lämpötiloihin, syövyttäviin reagensseihin ja suureen energiankulutukseen . Tässä on ”vihreiden” teknologioiden paradoksi, jotka voivat jättää elinkaarensa päätyttyä jälkeensä vähemmän ympäristöystävällisen jalanjäljen.
Kiinalainen menetelmä rikkoo tämän logiikan käyttämällä lähestymistapaa, joka on lähempänä pehmeää kemiaa kuin raskasta metallurgiaa. Ensin liitium liuotetaan. Sitten alkaa prosessin toinen osa: katodista jäljelle jääneet metallit – koboltti, nikkeli ja mangaani – eivät vain heitetä pois tai sulateta uudelleen. Ne muuttuvat katalyytteiksi , joita voidaan käyttää energia- ja kemiallisissa reaktioissa, teollisissa prosesseissa ja energiamuuntamisteknologioissa.
Ja on vielä yksi seikka, joka ei jää huomaamatta. Osa CO₂:sta sidotaan kemiallisesti kiinteisiin sivutuotteisiin . Se ei palaa takaisin ilmakehään. Tämä on vaatimaton, mutta todellinen muoto hiilen sitomisesta, joka on integroitu kierrätysketjuun.
Jätteestä strategiseksi resurssiksi
Tämä lähestymistapa vastaa laajempaa suuntausta, joka on jo havaittavissa Euroopassa, Etelä-Koreassa ja Japanissa: akkujen kohteleminen ”kaupunkikaivoksina”. Sen sijaan, että primaarisia raaka-aineita louhittaisiin maaperästä, ne otetaan laitteista, jotka ovat jo käytössä taloudessa.
Esimerkiksi Euroopan unionissa uusi akkuasetus velvoittaa sisällyttämään markkinoille myytäviin akkuihin vähimmäismäärän kierrätysmateriaalia lähivuosina ja edellyttää myös jäljitettävyyttä ja lähes täydellistä jätteiden keräystä. Tällaiset menetelmät voisivat auttaa saavuttamaan nämä tavoitteet ilman, että kierrätyksen ympäristö- tai energiakustannukset nousevat merkittävästi.
Kiinassa, jossa sähköautojen määrä kasvaa ennennäkemättömällä vauhdilla, paine on kaksijakoinen: kriittisten materiaalien toimitusten varmistaminen ja valtavien akkuvarastojen hallinta niiden käyttöiän päätyttyä. Halpa, turvallinen ja skaalautuva prosessi ei ole pelkkä tekninen innovaatio, vaan geopoliittinen tekijä globaalissa puhtaan energian ketjussa.
Voitteko poistua laboratoriosta?
Lähes kaikkiin hyviin ideoihin materiaalitieteessä liittyy sama keskeinen kysymys: teollinen mittakaava . Todellisessa tuotantolaitoksessa tärkeitä tekijöitä ovat käsittelyaika, tuntituotto, reaktorin vakaus ja kilon hinta kierrätetystä materiaalista. Tällä hetkellä menetelmä on osoittanut tehokkuutensa kontrolloiduissa olosuhteissa, mutta sitä ei ole vielä testattu ympäri vuorokauden toimivalla kierrätyslinjalla.
Nykyiset toimijat, jotka ovat investoineet miljoonia dollareita uuneihin, kemiallisiin reaktoreihin ja käsittelyjärjestelmiin, eivät aio siirtyä uusiin teknologioihin yhdessä yössä. Mutta jos lasketaan, houkuttelevuus on ilmeinen: vähemmän vaaroja työpaikalla, vähemmän energiankulutusta, vähemmän vaarallisia jätteitä ja lisäksi arvokas sivutuote katalyyttien muodossa.
Potentiaali
Tämä menetelmä viittaa malliin, jossa akut eivät ”tyhjene”, vaan muuttavat muotoaan energiajärjestelmän sisällä . Litium palautuu uusiin kennoihin. Metalleista tulee katalyyttejä teollisille prosesseille tai ympäristöystävällisille teknologioille. CO₂ immobilisoituu kiinteisiin aineisiin sen sijaan, että se pääsisi ilmaan.
Lyhyellä aikavälillä tämä voi olla väline kaupungeille ja alueille, joissa sähköautojen määrä kasvaa, ja mahdollistaa oman elektroniikkajätteen turvallisen hävittämisen. Keskipitkällä aikavälillä tämä voidaan integroida valtion politiikkaan, joka koskee pakollista kierrätystä ja kierrätysmateriaalien vähimmäispitoisuutta , mikä vahvistaa materiaalista itsenäisyyttä markkinoiden epävakauden olosuhteissa.
Ja arkipäiväisemmällä tasolla se tuo energiasiirtymän lähemmäksi jotain konkreettisempaa: tietoisuutta siitä, että autoa, sähköpyörää tai kotitalouden aurinkosähköjärjestelmää virtaava akku ei lopulta muutu myrkylliseksi jätteeksi, vaan raaka-aineeksi seuraavan sukupolven puhtaille teknologioille. Suljettu kierto. Ilman melua. Ilman savua. Vain kuplia.
