Kobolt kan återvinnas med miljövänlig metod

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.

Forskaren Subramanian Suriyanarayanan i labbet där den nya lösningsvätskan testats. Bild: Joakim Palmqvist/Linnéuniversitetet

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.

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:

Highly Efficient Recovery and Recycling of Cobalt from Spent Lithium–Ion Batteries Using an N-Methylurea–Acetamide Nonionnic Deep Eutectic Solvent,  ACS Omega.

Kontakt:

Ian Nicholls, professor i kemi vid Linnéuniversitetet, ian.nicholls@lnu.se