Вчені використовують шкірку фруктів, щоб перетворити старі батареї на нові

Вчені під керівництвом Наньянського технологічного університету, Сінгапур (NTU Singapore) розробили новий метод використання відходів шкірки фруктів для вилучення та повторного використання дорогоцінних металів із відпрацьованих літій-іонних батарей для створення нових акумуляторів.

Команда продемонструвала свою концепцію, використовуючи апельсинову шкірку, яка ефективно відбирала дорогоцінні метали з відходів акумуляторів. Потім вони робили функціональні батареї з цих відновлених металів, створюючи мінімальні відходи в процесі.

Вчені кажуть, що їх підхід до використання ресурсів вирішує як харчові відходи, так і відходи електроніки, підтримуючи розвиток кругової економіки з нульовими відходами, в якій ресурси зберігаються у використанні як можна довше. За оцінками, 1,3 мільярда тонн харчових відходів та 50 мільйонів тонн електронних відходів утворюються щорічно у всьому світі.

Витрачені батареї звичайно обробляються надзвичайним теплом (понад 500 ° C) для виплавлення цінних металів, що виділяють небезпечні токсичні гази. Досліджуються альтернативні підходи, які використовують сильні кислотні розчини або більш слабкі кислотні розчини з перекисом водню для вилучення металів, але вони все ще виробляють вторинні забруднювачі, що становлять небезпеку для здоров'я та безпеки, або покладаються на небезпеку та нестабільність перекису водню.

Професор Мадхаві Шрінівасан, спів-директор лабораторії Альянсу досліджень циркулярної економіки в Сінгапурі та Південно-Східному регіоні (NTU SCARCE), сказав: "Поточні процеси промислового переробки електронних відходів є енергоємними і виділяють шкідливі забруднювачі та рідкі відходи, вказуючи на як нагальна потреба в екологічно чистих методах, оскільки кількість е-відходів зростає. Наша команда продемонструвала, що це можливо зробити з біологічно розкладаються речовинами. Ці результати ґрунтуються на нашому існуючому документі в SCARCE в Інституті енергетичних досліджень НТУ (ERI) @ N). Лабораторія SCARCE була створена для розробки екологічно чистих способів переробки електронних відходів. Вона також є частиною ініціативи NTU Smart Campus, яка спрямована на розробку технологічно сучасних рішень для сталого майбутнього ".

Доцент Далтон Тей з Матеріалознавчої школи НТУ та Школи біологічних наук зазначив: "У Сінгапурі, дефіцитній країні, цей процес міського видобутку для видобутку цінних металів із усіх видів викинутої електроніки стає дуже важливим. за допомогою цього методу ми не тільки вирішуємо проблему виснаження ресурсів шляхом максимального використання цих дорогоцінних металів, а й проблеми накопичення електронних відходів та харчових відходів — і зростаючої глобальної кризи ".

Отримані результати були опубліковані в науковому журналі Наука та технології в галузі навколишнього середовища в липні.

Недорогий, стійкий підхід

Завдяки промисловим підходам до переробки відходів акумуляторів, що утворюють шкідливі забруднювачі, гідрометалургія — використання води як розчинника для вилучення — все частіше досліджується як можлива альтернатива. Цей процес включає спочатку подрібнення та подрібнення використаних батарей для утворення подрібненого матеріалу, що називається чорною масою. Потім дослідники витягують цінні метали з чорної маси, розчиняючи її в суміші сильних або слабких кислот, а також інших хімічних речовин, таких як перекис водню під час нагрівання, перш ніж метали осаджуються.

Хоча відносно більш екологічно чисті, ніж звичайні методи, використання таких сильних хімічних речовин у промислових масштабах може генерувати значну кількість вторинних забруднюючих речовин, що становлять значні ризики для безпеки та здоров’я, зазначив Асст Проф Тей.

Команда NTU встановила, що поєднання апельсинової кірки, сушеної в духовці та подрібненої в порошок, та лимонної кислоти, слабкої органічної кислоти, знайденої в цитрусових, може досягти тієї ж мети.

У лабораторних експериментах команда виявила, що їх підхід успішно вилучив близько 90 відсотків кобальту, літію, нікелю та марганцю з відпрацьованих літій-іонних батарей — порівнянна ефективність підходу з використанням перекису водню.

Доц. Тей пояснив: "Головне полягає в целюлозі, яка знаходиться в апельсиновій шкірці, яка перетворюється в цукри під час тепла під час процесу вилучення. Ці цукру сприяють відновленню металів з відходів батареї. Природні антиоксиданти, знайдені в апельсиновій шкірці, такі як флавоноїди та фенольні кислоти могли також сприяти цьому покращенню ".

Важливо, що тверді залишки, що утворюються в результаті цього процесу, були нетоксичними, що дозволяє припустити, що цей метод є екологічно безпечним, додав він.

Потім із відновлених матеріалів вони зібрали нові літій-іонні батареї, які показали схожість заряду з комерційними. Подальші дослідження проводяться з метою оптимізації робочих характеристик цих нових акумуляторів, виготовлених із відновлених матеріалів.

Це говорить про те, що ця нова технологія "практично здійсненна для переробки відпрацьованих літій-іонних акумуляторів у промисловому розумінні", — заявили дослідники.

Зараз команда прагне покращити продуктивність своїх акумуляторів, що утворюються з оброблених відходів акумуляторів. Вони також оптимізують умови для збільшення масштабів виробництва та вивчають можливість усунення використання кислот у процесі.

Професор Мадхаві, який також є зі Школи матеріалознавства та інженерії НТУ та ERI @ N, зазначив: "Цей підхід до використання ресурсів також може бути поширений на інші види фруктово-овочевих відходів, багатих на целюлозу, а також на літій -іонні типи акумуляторів, такі як фосфат заліза літію та оксид кобальту марганцю нікелю літію. Це допоможе досягти значних успіхів у напрямку нової кругової економії електронних відходів та покращить наше життя зеленішим та більш стійким способом ".

Facebook Comments