de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Chalmers University of Technology haben eine neue Methode zur Rückgewinnung von Metallen aus gebrauchten Akkus entwickelt, die bei gleicher Effizienz die Gefahren für Mensch und Umwelt verringert. Die Studie untersucht den Einsatz von Alternativen aus erneuerbarer Biomasse, um die in der Metallrückgewinnung verwendeten fossilen Chemikalien zu ersetzen.
Der weltweit steigende Energieverbrauch und der Bedarf an nachhaltigeren Energiesystemen treiben die Nachfrage nach Energiespeichern wie Batterien voran. Gleichzeitig steigt der Bedarf an der Rückgewinnung und Wiederverwendung von Metallen wie Kupfer, Kobalt, Lithium und Mangan aus Batterien. Diese Materialien sind für die grüne Transformation von entscheidender Bedeutung, viele von ihnen sind im EU Critical Raw Materials Act aufgeführt. So deckt China beispielsweise 100 % des EU-Bedarfs an schweren Seltenen Erden. Die EU arbeitet an der Diversifizierung und Sicherung der Versorgung mit kritischen Rohstoffen, wobei das Recycling eine Schlüsselrolle spielt.
Damit die Metallrückgewinnung effizient und wirtschaftlich ist, müssen die Metalle vor der Wiederverwendung getrennt und gereinigt werden. Die Herstellung hochwertiger Produkte wie Batterien erfordert oft hochreine Metalle. Mark Foreman, außerordentlicher Professor am Fachbereich Chemie und Chemieingenieurwesen der Chalmers University of Technology, erklärt, dass die Qualität der Materialien ohne Trennung und Reinigung im Recyclingprozess allmählich abnimmt, sodass sie schließlich nicht mehr für anspruchsvolle Anwendungen verwendet werden können, was den Sinn des Recyclings in Frage stellt.
Die Lösungsmittelextraktion (Flüssig-Flüssig-Extraktion) ist eine weit verbreitete Methode zur Trennung und Reinigung von Metallen, die unter anderem im Batterierecycling, im Bergbau und in der Nuklearindustrie eingesetzt wird. Derzeit werden die dabei verwendeten Verdünnungsmittel meist aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Daniel Keywan Hoffmann, Doktorand an der Chalmers University of Technology und Erstautor der Studie, erklärt, dass die Forschung zeigen wollte, dass erneuerbare Biomasse, wie Nebenprodukte der Forstwirtschaft, zur Herstellung alternativer Verdünnungsmittel genutzt werden kann. Sie untersuchten zwei aromatische Verbindungen, die direkt in bestehenden industriellen Produktionslinien eingesetzt werden können.
Die Studie zeigt, dass diese aromatischen Verbindungen bei der Extraktion mehrerer wichtiger Metalle eine vergleichbare Leistung wie herkömmliche kommerzielle Alternativen erbringen und direkt in bestehenden industriellen Produktionslinien implementiert werden können. Daniel Keywan Hoffmann weist darauf hin, dass der Umbau von Fabriken oder Investitionen in völlig neue Infrastrukturen zur Steigerung der Nachhaltigkeit für die Industrie sehr kostspielig sind. Wenn bestehende Prozesse und Anlagen weiter genutzt werden können und nur sicherere Chemikalien ausgetauscht werden müssen, sinken die Hürden und Kosten für Veränderungen erheblich.
Bei groß angelegten Metallrückgewinnungsarbeiten werden große Mengen an Verdünnungsmitteln verwendet, die oft von Personal gehandhabt werden müssen, weshalb Sicherheitsaspekte von größter Bedeutung sind. Die Forscher fanden heraus, dass die beiden in der Studie verwendeten aromatischen Verbindungen im Vergleich zu mehreren kommerziellen Alternativen höhere Flammpunkte und eine geringere Flüchtigkeit aufweisen, wodurch die Brandgefahr in den Rückgewinnungsanlagen und die Exposition des Personals gegenüber gefährlichen Stoffen verringert werden. Einige der derzeit häufig verwendeten kommerziellen Chemikalien bilden beim Abbau eine Gruppe von Neurotoxinen, die schädliche Auswirkungen auf das Gehirn und das Nervensystem haben können. Die in dieser Studie getesteten neuen aromatischen Verbindungen bilden beim Abbau diese Neurotoxine nicht. Mark Foreman betont, dass es ein wichtiger Vorteil für alle wäre, wenn man die gleiche Leistung wie bei aktuellen Verfahren erreichen und gleichzeitig die Risiken für Mensch und Umwelt senken könnte.
Die Forscher betonen, dass die Optimierung der Herstellungsprozesse und die Erhöhung des Angebots an erneuerbaren Rohstoffen notwendig sind, um die Methode kosteneffizient zu machen. Daniel Keywan Hoffmann hofft, dass ihre Arbeit die Industrie dazu anregen kann, anders zu denken – nachhaltige Alternativen müssten nicht unbedingt bei Null anfangen; in vielen Fällen könne der Austausch bestimmter Chemikalien ausreichen.
Die Studie wurde im Journal „RSC Sustainability" unter dem Titel „Safer aromatic process diluents for solvent extraction of critical metals from spent batteries" veröffentlicht.
