Door batterijcellen op te lossen in oxaalzuur (of 'rabarberzuur') en dan te filteren, kunnen schaarse metalen efficiënter worden teruggewonnen dan met de klassieke methode. Dat is goed nieuws voor de duurzaamheid van elektrische auto’s.
Accu’s van elektrische auto’s bevatten een aantal waardevolle metalen, zoals lithium, nikkel, kobalt en mangaan, die moeilijk of duur zijn om met mijnbouw te winnen. Om die reden, en om de hoeveelheid afval te verminderen, is het zaak om hier zoveel mogelijk van te recyclen.
Onderzoekers van de Chalmers Tekniska Högskola in Zweden hebben een nieuwe en zeer efficiënte manier gevonden om deze metalen – en ook het in batterijen aanwezige aluminium – van elkaar te scheiden. Door gemalen batterijcellen op te lossen in oxaalzuur en te filteren, lukte het hen om al het aluminium en 98 procent van het lithium terug te winnen. Het verlies van nikkel, kobalt en mangaan konden ze minimaliseren.
Rabarber en spinazie
Oxaalzuur is een organisch zuur, dat onder meer voorkomt in rabarber en spinazie – het is het stofje waardoor je tanden na het eten hiervan ‘stroef’ aanvoelen. Het werd al vaker gebruikt bij het recycle-proces van batterijen, maar het was altijd lastig om de omstandigheden te vinden waarbij dit optimaal werkte.
Nu dat gelukt is, is oxaalzuur een goedkoop en milieuvriendelijk alternatief voor anorganische chemicaliën.
Net als koffiezetten
De belangrijkste uitdaging voor de onderzoekers was om aluminium uit de metalenmix te verwijderen zonder hierbij ook een deel van de waardevolle metalen mee te nemen. Hiervoor maalden ze de inhoud van een batterijcel tot een zwart poeder, losten dit op in het oxaalzuur, en lieten het daarna door een filter stromen.
De methode maakt gebruik van de verschillen in oplosbaarheid van de diverse metalen in oxaalzuur. Uiteindelijk gaan het aluminium en lithium door de filter heen en blijven dus in de vloeistof aanwezig, terwijl de overige metalen achterblijven in de vaste stof.
Het proces ziet er een beetje uit alsof de onderzoekers aan het koffiezetten zijn, schrijft de Chalmers Tekniska Högskola in een nieuwsbericht. Door de temperatuur, de concentratie van de oplossing en de tijd te fine-tunen hebben ze daarbij wel een geheel nieuw recept gevonden. De beste resultaten werden behaald door een oplossing van 0,6 mol per liter oxaalzuur 60 minuten op 60 graden Celsius te houden.
Verschil met andere methoden
Bij de klassieke methode om waardevolle metalen uit batterijen terug te winnen, worden eerst alle metalen van een batterijcel opgelost in een anorganisch zuur, daarna ‘restmetalen’ als aluminium en koper verwijderd, en dan pas de waardevolle metalen als kobalt, nikkel, mangaan en lithium teruggewonnen. Omdat er altijd wat koper en aluminium achterblijven, zijn hierbij meerdere zuiveringsstappen nodig.
De methode van de Zweedse onderzoekers, waarbij eerst het aluminium en lithium vrijwel volledig wordt teruggewonnen en dan pas de overige metalen worden gezuiverd, blijkt een veel grotere opbrengst aan kobalt, nikkel en mangaan op te leveren.
Toekomst
De volgende stap die gezet moet worden, is het scheiden van het lithium en het aluminium. ‘Die metalen hebben heel verschillende eigenschappen, dus zal niet moeilijk zijn’, zegt promovendus en chemisch technoloog Léa Rouquette van de Chalmers Tekniska Högskola, die het onderzoek uitvoerde en er een artikel over publiceerde in het vakblad Separation and Purification Technology
‘En de methode is op te schalen, dus we hopen we dat het in de toekomst op industriële schaal gebruikt gaat worden’, voegt haar begeleider Martina Petranikova daar aan toe.
Openingsbeeld: Anna-Lena Lundqvist
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.