Репортаж от Wedoany，Исследователи Технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) предложили новый метод извлечения металлов из отработанных аккумуляторных батарей, который при сохранении той же эффективности переработки снижает вред для человека и окружающей среды. В этом исследовании изучается возможность использования альтернатив из возобновляемой биомассы для замены химикатов на основе ископаемого сырья, применяемых в процессе извлечения металлов.
Рост мирового потребления энергии и потребность в более устойчивых энергетических системах стимулируют спрос на такие накопители энергии, как батареи. Одновременно возрастает потребность в переработке и повторном использовании металлов, содержащихся в батареях: меди, кобальта, лития, марганца и других. Эти материалы имеют решающее значение для «зеленого» перехода, и многие из них включены в Европейский закон о критически важном сырье. Например, Китай обеспечивает 100% потребностей ЕС в тяжелых редкоземельных элементах. ЕС стремится к диверсификации и обеспечению безопасности поставок критически важного сырья, и переработка играет в этом процессе ключевую роль.
Чтобы переработка металлов была эффективной и экономически целесообразной, металлы перед повторным использованием необходимо разделять и очищать. Производство высокоценной продукции, такой как батареи, обычно требует металлов высокой чистоты. Марк Форман (Mark Foreman), доцент кафедры химии и химической инженерии Технологического университета Чалмерса, отмечает, что если не разделять и не очищать материалы в процессе переработки, их качество будет постепенно снижаться, и в конечном итоге они могут стать непригодными для использования в высокотехнологичных приложениях, что лишает переработку смысла.
Экстракция растворителем (жидкостно-жидкостная экстракция) — широко используемый метод для переработки батарей, а также для разделения и очистки металлов в горнодобывающей промышленности, атомной отрасли и других сферах. В настоящее время разбавители, используемые в этих процессах, обычно производятся из ископаемого сырья. Даниэль Кейван Хоффманн (Daniel Keywan Hoffmann), аспирант Технологического университета Чалмерса и первый автор исследования, рассказывает, что исследователи хотели доказать, что возобновляемая биомасса (например, побочные продукты лесной промышленности) может использоваться для производства альтернативных разбавителей. Они изучили два ароматических соединения, которые могут быть непосредственно использованы в существующих промышленных линиях.
Исследование показало, что при извлечении нескольких важных металлов эти ароматические соединения демонстрируют характеристики, сопоставимые с традиционными коммерческими аналогами, и могут быть непосредственно внедрены в существующие промышленные производственные линии. Даниэль Кейван Хоффманн (Daniel Keywan Hoffmann) отмечает, что для промышленности затраты на реконструкцию заводов или инвестиции в совершенно новую инфраструктуру ради повышения устойчивости очень высоки. Если существующие процессы и оборудование можно продолжать использовать, просто заменив химикаты на более безопасные, барьеры и затраты на изменения значительно снизятся.
При крупномасштабных операциях по извлечению металлов используются большие объемы разбавителей, с которыми часто приходится работать персоналу, поэтому вопросы безопасности имеют первостепенное значение. Исследователи обнаружили, что два ароматических соединения, использованные в работе, имеют более высокую температуру вспышки и более низкую летучесть по сравнению с несколькими коммерческими аналогами, что снижает риск возгорания на перерабатывающих предприятиях и воздействие вредных веществ на персонал. Некоторые коммерческие химикаты, часто используемые в настоящее время, при разложении образуют группу нейротоксинов, которые могут оказывать вредное воздействие на головной мозг и нервную систему. Новые ароматические соединения, протестированные в данном исследовании, не образуют эти нейротоксины при разложении. Марк Форман (Mark Foreman) отмечает, что если можно достичь такой же производительности, как у текущих процессов, одновременно снижая риски для человека и окружающей среды, это будет важным преимуществом для всех.
Исследователи подчеркивают, что для обеспечения экономической эффективности метода необходимо оптимизировать производственные процессы и увеличить поставки возобновляемого сырья. Даниэль Кейван Хоффманн (Daniel Keywan Hoffmann) выражает надежду, что их работа вдохновит промышленность мыслить иначе: устойчивые альтернативы не обязательно должны создаваться с нуля, во многих случаях может быть достаточно замены некоторых химикатов.
Исследование опубликовано в журнале «RSC Sustainability» под названием «Safer aromatic process diluents for solvent extraction of critical metals from spent batteries».
