Команда продемонстрировала концепцию с использованием апельсиновой корки. При этом он эффективно извлекал драгоценные металлы из аккумуляторных отходов. Затем он изготовил функциональные батареи из восстановленных металлов, создав при этом минимум отходов.
Ученые говорят, что этот подход «отходы к ресурсам» касается как пищевых отходов, так и отходов электроники, переработки аккумуляторов и поддержки развития безотходной экономики замкнутого цикла.
Экономика, в которой ресурсы используются как можно дольше.
По оценкам, ежегодно во всем мире образуется 1,3 миллиарда тонн пищевых отходов и 50 миллионов тонн электронных отходов.
Утилизация батарей, традиционная обработка
Разряженные батареи обычно подвергаются воздействию высоких температур (более 500 ° C) для плавления драгоценных металлов, выделяющих опасные токсичные газы. Изучаются альтернативные подходы, в которых для извлечения металлов используются сильные кислотные растворы или более слабые кислотные растворы с перекисью водорода. Тем не менее, эти решения по переработке аккумуляторов по-прежнему образуют вторичные загрязнители, которые представляют опасность для здоровья и безопасности.
Профессор Мадхави Шринивасан он является содиректором лаборатории NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE).
Он сказал: «Существующие процессы переработки промышленных электронных отходов являются энергоемкими и выделяют вредные загрязняющие вещества и жидкие отходы. Это указывает на острую потребность в экологически чистых методах по мере увеличения количества электронных отходов. Наша команда продемонстрировала, что это возможно. сделать это с помощью биоразлагаемых веществ. Эти результаты основаны на нашей работе в лаборатории SCARCE в Институте энергетических исследований NTU (ERI @N).
Лаборатория SCARCE была создана для разработки более экологичных способов переработки аккумуляторов и других электронных отходов».
Профессор Далтон Тэй из Школы материаловедения и инженерии NTU и Школы биологических наук сказал: «В Сингапуре, стране с ограниченными ресурсами, этот процесс добычи драгоценных металлов в городских условиях для извлечения драгоценных металлов из всех видов отходов электроники становится очень важным. С помощью этого метода не только Решаем ли мы проблему истощения ресурсов, максимально используя эти драгоценные металлы, а также проблему электронных отходов и накопления пищевых отходов, которые являются растущим глобальным кризисом».
Результаты были опубликованы в научном журнале Environmental Science & Technology.
Устойчивый и недорогой подход
В связи с переработкой отходов батарей, образующих вредные загрязнители, гидрометаллургия, использующая воду в качестве растворителя для экстракции, все чаще рассматривается в качестве возможной альтернативы.
Этот процесс сначала включает измельчение и измельчение аккумулятор используется для образования раздробленного материала, называемого черной массой. Затем исследователи извлекают драгоценные металлы из черной массы, растворяя их в смеси сильных кислот или слабых кислот плюс другие химические вещества, такие как перекись водорода, перед осаждением металлов.
Несмотря на то, что использование таких сильнодействующих химикатов в промышленных масштабах более экологично, чем традиционные методы, они могут генерировать значительное количество вторичных загрязнителей, что создает значительные риски для безопасности и здоровья.
Команда NTU обнаружила, что объединение высушенной в духовке апельсиновой цедры, измельченной в порошок, и лимонной кислоты, слабой органической кислоты, содержащейся в цитрусовых, может достичь той же цели.
Лабораторные тесты
В лабораторных экспериментах команда обнаружила, что их подход успешно извлекли около 90% кобальта, лития, никеля и марганца из отработанных литий-ионных батарей, эффективность сравнима с подходом с использованием перекиси водорода.
Утилизация батареи с кожурой фруктов: как это работает?
Ключ заключается в целлюлозе, содержащейся в апельсиновой кожуре, которая в процессе экстракции превращается в сахара. Эти сахара улучшают извлечение металлов из аккумуляторных отходов. Натуральные антиоксиданты, содержащиеся в апельсиновой корке, такие как флавоноиды и фенольные кислоты, также способствуют эффективности».
Есть больше. Было обнаружено, что твердые остатки, образующиеся в результате этого процесса, нетоксичны. Этот метод является экологически чистым.
От старого к новому
Затем из извлеченных материалов исследователи собрали новые литий-ионные батареи. Аккумуляторы, которые показали такую же зарядную емкость, что и коммерческие.
Дальнейшие исследования продолжаются. Цель состоит в том, чтобы оптимизировать характеристики цикла заряда-разряда этих батарей, изготовленных из восстановленных материалов.
Это говорит о том, что эта новая технология «практически возможна для переработки литий-ионных аккумуляторов в промышленных масштабах».
В настоящее время команда стремится к дальнейшему повышению эффективности аккумуляторов, образующихся при переработке аккумуляторных отходов.
Будущие разработки
Такой подход «отходы к ресурсам» можно также распространить на другие типы фруктовых и овощных отходов, богатых целлюлозой. Такой подход может иметь большое значение для новой циркулярной экономики электронных отходов.
