Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi (NTU Singapur) liderliğindeki bilim adamları, yeni piller oluşturmak için kullanılmış lityum iyon pillerden değerli metalleri çıkarmak ve yeniden kullanmak için meyve kabuğu atığını kullanmanın yeni bir yöntemini geliştirdiler.
Ekip, değerli metalleri pil atığından verimli bir şekilde geri kazanan portakal kabuğu kullanarak konseptini sergiledi. Daha sonra bu geri kazanılan metallerden işlevsel piller yaptılar ve bu süreçte minimum atık yarattılar.
Bilim adamları, atıktan kaynağa dönüşüm yaklaşımlarının hem gıda atıklarını hem de elektronik atıkları ele aldığını ve kaynakların olabildiğince uzun süre kullanımda tutulduğu sıfır atık ile döngüsel bir ekonominin gelişimini desteklediğini söylüyorlar. Her yıl küresel olarak tahmini 1,3 milyar ton gıda atığı ve 50 milyon ton e-atık üretiliyor.
Tükenmiş piller, tehlikeli toksik gazlar yayan değerli metalleri eritmek için geleneksel olarak aşırı ısı (500 ° C’nin üzerinde) ile muamele edilir. Metalleri çıkarmak için güçlü asit çözeltileri veya hidrojen peroksit ile daha zayıf asit çözeltileri kullanan alternatif yaklaşımlar araştırılmaktadır, ancak yine de sağlık ve güvenlik riskleri oluşturan veya tehlikeli ve kararsız olan hidrojen peroksite dayanan ikincil kirleticiler üretirler.
NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE) laboratuvarının eş direktörü Profesör Madhavi Srinivasan şunları söyledi: “E-atıkların mevcut endüstriyel geri dönüşüm süreçleri enerji yoğun ve zararlı kirleticiler ve sıvı atıklar yayıyor. e-atık miktarı arttıkça çevre dostu yöntemlere acil bir ihtiyaç. Ekibimiz, biyolojik olarak parçalanabilen maddelerle bunu yapmanın mümkün olduğunu göstermiştir.
“Bu bulgular, NTU’nun Enerji Araştırma Enstitüsü ( ERI @ N ) bünyesindeki SCARCE’deki mevcut çalışmalarımıza dayanıyor . SCARCE laboratuvarı, e-atıkları geri dönüştürmenin daha yeşil yollarını geliştirmek için kuruldu. Ayrıca, sürdürülebilir bir gelecek için teknolojik olarak gelişmiş çözümler geliştirmeyi hedefleyen NTU Akıllı Kampüs girişiminin bir parçasıdır. “
NTU Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu ve Biyolojik Bilimler Okulu’ndan Yardımcı Doçent Dalton Tay şunları söyledi: “Kaynak kıtlığı olan bir ülke olan Singapur’da, atılmış her türlü elektronikten değerli metalleri çıkarmak için bu kentsel madencilik süreci çok önemli hale geliyor. Bu yöntemle, yalnızca bu değerli metalleri mümkün olduğunca kullanımda tutarak kaynak tükenmesi sorununu değil, aynı zamanda e-atık ve gıda atığı birikimi sorununu da ele alıyoruz – her ikisi de büyüyen bir küresel kriz. “
Bulgular, Temmuz ayında Environmental Science & Technology bilimsel dergisinde yayınlandı .
Düşük maliyetli, sürdürülebilir bir yaklaşım
Zararlı kirleticiler üreten batarya atıklarının geri dönüştürülmesine yönelik endüstriyel yaklaşımlarla, hidrometalurji – ekstraksiyon için çözücü olarak suyun kullanılması – olası bir alternatif olarak giderek daha fazla araştırılmaktadır. Bu işlem, siyah kütle adı verilen ezilmiş bir malzeme oluşturmak için ilk önce kullanılmış pillerin parçalanmasını ve ezilmesini içerir. Araştırmacılar daha sonra değerli metalleri, metallerin çökelmesine izin vermeden önce, güçlü asitler veya zayıf asitler artı hidrojen peroksit gibi diğer kimyasallardan oluşan bir karışımda çözerek siyah kütleden çıkarırlar.
Yrd. Prof Tay, geleneksel yöntemlerden nispeten daha çevre dostu olsa da, endüstriyel ölçekte bu kadar güçlü kimyasalların kullanılması önemli miktarda ikincil kirletici oluşturabilir ve önemli güvenlik ve sağlık riskleri oluşturabilir.
NTU ekibi, fırında kurutulan ve toz haline getirilen portakal kabuğu ile turunçgillerde bulunan zayıf bir organik asit olan sitrik asit kombinasyonunun aynı amaca ulaşabileceğini buldu.
Ekip, laboratuvar deneylerinde, yaklaşımlarının bitmiş lityum iyon pillerden kobalt, lityum, nikel ve manganezin yaklaşık yüzde 90’ını başarılı bir şekilde çıkardığını buldu – hidrojen peroksit kullanan yaklaşıma benzer bir etkinlik.
Yrd. Prof Tay şöyle açıkladı: “Anahtar, portakal kabuğunda bulunan ve ekstraksiyon işlemi sırasında ısı altında şekere dönüştürülen selülozda yatıyor. Bu şekerler, metallerin pil atığından geri kazanımını artırır. Portakal kabuğunda bulunan flavonoidler ve fenolik asitler gibi doğal olarak oluşan antioksidanlar da bu artışa katkıda bulunmuş olabilir. “
Daha da önemlisi, bu işlemden üretilen katı kalıntıların toksik olmadığı bulundu, bu da bu yöntemin çevreye duyarlı olduğunu düşündürüyor.
Geri kazanılan malzemelerden, ticari olanlara benzer bir şarj kapasitesi gösteren yeni lityum iyon piller monte ettiler. Geri kazanılan malzemelerden yapılan bu yeni pillerin şarj-deşarj döngü performansını optimize etmek için daha fazla araştırma yapılmaktadır.
Araştırmacılar, bu yeni teknolojinin “endüstriyel anlamda kullanılmış lityum iyon pilleri geri dönüştürmek için pratik olarak uygun” olduğunu gösteriyor.
Ekip şimdi, işlenmiş pil atığından üretilen pillerinin performansını daha da iyileştirmek istiyor. Ayrıca, üretimi büyütmek için koşulları optimize ediyorlar ve işlemde asit kullanımını ortadan kaldırma olasılığını araştırıyorlar.
Aynı zamanda NTU Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu ve ERI @ N’den Profesör Madhavi şunları söyledi: “Bu atıktan kaynağa yaklaşım, lityumun yanı sıra diğer selüloz bakımından zengin meyve ve sebze atıkları için de genişletilebilir. lityum demir fosfat ve lityum nikel manganez kobalt oksit gibi iyon pil türleri. Bu, e-atıkların yeni döngüsel ekonomisine doğru büyük adımlar atmamıza ve hayatımıza daha yeşil ve daha sürdürülebilir bir şekilde güç sağlamamıza yardımcı olacaktır. “
”Scitechdaily’den alıntıdır.”