Forskare har tagit ett nytt steg mot energisnål återvinning av kobolt i litiumjon-batterier. Metoden använder en lösning som framställs av urin och ättika.
Kobolt är en av de huvudsakliga beståndsdelarna i litium-jonbatterier, som används i eldrivna fordon och mobiltelefoner. Efterfrågan på metallen är stor och förväntas bara öka de kommande åren. Trots det återvinns endast en bråkdel av dagens batterier.
– Dagens metoder för att återvinna kobolt ur batterier för med sig flera utmaningar. Det krävs mängder med energi och skapar biprodukter som är farliga för både människor och miljön. Mer effektiva och miljövänliga tillvägagångssätt låter oss återanvända en större andel av den kobolt som redan finns i omlopp, i stället för att gräva upp ny metall, säger Ian Nicholls som är professor i kemi vid Linnéuniversitetet.
Hans forskargrupp har nu utvecklat en ny metod för att utvinna kobolt ur litiumjonbatterier.
Ny lösningsvätska
Metoden går ut på att lösa upp litiumkoboltoxid – den sammansättning av metaller som finns i litiumjonbatterier – i en ny typ av lösningsvätska. Då frigörs kobolt som kan användas till nya batterier.
– Lösningsmedlet är en kombination av två enkla substanser. Den ena är ett enkelt derivat av urea som finns naturligt i urin. Den andra är acetamid, vilket lätt kan framställas av ättiksyra, säger forskaren Subramanian Suriyanarayanan.
Kräver mindre energi
Den stora fördelen med lösningsvätskan jämfört med dagens energikrävande metoder för återvinning av kobolt, är att extraktionen sker vid mycket lägre temperaturer.
– I vårt fall är reaktionen som mest effektiv redan vid 180 grader celsius, vilket gör metoden mycket mer energieffektiv än dagens kommersiella lösningar, till exempel pyrometallurgi, som behöver extrema temperaturer, ofta högre än 1400 grader, säger Ian Nicholls.
Kan användas i stor skala
I laboratoriemiljö har forskarna lyckats utvinna över 97 procent av koboltinnehållet i ett stycke litiumkoboltoxid som legat i upphettad lösningsvätska under två dygn.
Råvaran har sedan använts till nya batterier, vilka i sin tur har återvunnits på nytt med bibehållen effekt.
Återvinning av metaller
Det finns tre huvudsakliga sätt att återvinna värdefulla metaller ur till exempel batterier:
Pyrometallurgi går ut på att separera metaller vid mycket höga temperaturer, ofta över 1400 grader Celsius. Det är den mest utvecklade metoden, men uppvärmningen innebär höga energikostnader samt risk för skadliga gaser.
Vid hydrometallurgi utvinns metaller genom att lösas upp i kemiska vätskeblandningar. Metoden innebär mindre risk för skadliga gaser, men kräver generellt mycket farliga kemiska föreningar som riskerar att släppas ut.
Inom biometallurgi används bakterier för att skilja metaller, men processen kräver generellt ytterligare ämnen för att påskynda reaktionen, och dras med problem både gällande effektivitet, kostnad och miljörisker.
Forskarna vid Linnéuniversitetet ser resultaten som en väg mot en grönare batteriproduktion.
– Kombinationen av lättillgängliga, relativt harmlösa ämnen och energisnålhet gör att vår metod har potential att fungera även i stor skala, säger Ian Nicholls.
Studien:
Kontakt:
Ian Nicholls, professor i kemi vid Linnéuniversitetet, ian.nicholls@lnu.se
