Ko govorimo o shranjevanju energije v polnilnih baterijah, je litij težko preseči. Kot najlažja kovina v periodnem sistemu ima impresivno energijsko gostoto. Prav tako oddaja elektrone lažje kot katerakoli druga kovina, kar pomeni, da ima najvišji elektrokemijski potencial. Poleg tega blesti v ponavljajočem se shranjevanju in sproščanju energije. Čeprav je litija na našem planetu veliko, je njegovo pridobivanje iz čistih virov lahko zahtevno, drago in okolju škodljivo.
Zato so se znanstveniki, da bi našli druge vire materiala, obrnili na litij-ionske baterije, ki so dosegle konec življenjske dobe, a še vedno vsebujejo popolnoma uporabne količine kovine. Lani smo na primer poročali o metodi uporabe mikrovalov za sproščanje litija iz porabljenih baterij. Vendar je tudi ob tem, da je izrabljenih baterij veliko, ločevanje litija od drugih materialov, ki jih vsebujejo, lahko drag postopek.
Tu nastopi nova tehnika znanstvenikov z Univerze Illinois Urbana–Champaign. Tam se je ekipa pod vodstvom profesorja kemijskega in biomolekularnega inženirstva Xiao Su zadeve lotila malo drugače. Razstavljene baterije so potapill v organsko topilo, s čemer nastane slanica, ki vsebuje litij in druge kovine, prisotne v baterijah. Ta litij so nato ekstrahirali s pomočjo posebne elektrode, izdelane iz kopolimera, ki ga sestavljajo molekule, ki se vežejo na litij, ter molekule, ki se odzivajo na električni tok. Ko je takšna elektroda nameščena v slanico in elektrificirana, iz raztopine kot goba selektivno absorbira samo litij, pri tem pa za sabo pušča druge kovine. Metoda se je izkazala za zelo učinkovito, saj raziskovalci navajajo, da je cenovno bistveno ugodna od drugih tehnik pridobivanja litija iz baterij, saj stane okoli 11 € na kilogram pridobljenega litija, elektroda pa je ohranila svojo prevodnost tudi po več kot 500 ciklih.
Za primerjavo: kislo luženje stane preračunano od 70 do 400 €/kg in proizvaja kemijske odpadke, medtem ko taljenje pri visokih temperaturah stane med 30 in 110 €/kg in je pri ločevanju litija od drugih elementov manj učinkovito. Na podlagi teh ugotovitev ekipa navaja, da bi njihova metoda lahko bila prva komercialno izvedljiva pot za ponovno pridobivanje litija iz iztrošenih baterij. Litij po podatkih Daily Metal Prices na odprtem trgu trenutno stane okoli 12 €/kg kar pomeni da je nova metoda dejansko cenejša od neposrednega nakupa surovine.
Raziskovalci navajajo, da je bilo njihovo delo zasnovano kot študija koncepta, v naslednjem koraku pa bo potrebno vložiti več truda v povečanje obsega in za izpopolnitev njihovega odkritja.
»Ti rezultati pomagajo osvetliti široko uporabnost elektrokemijskih separacij za recikliranje kovin, ne le v vodi, temveč tudi iz organskih topil, ki se običajno uporabljajo za luženje odpadnih baterij,« zaključuje Su. »Predvidevamo, da bo to delo pomagalo vzpostaviti bolj krožno in trajnostno dobavno verigo za litij, izboljšalo varnost oskrbe in potencialno zmanjšalo okoljske vplive, povezane z drugimi oblikami pridobivanja litija, kot je rudarjenje.«
Študija je bila objavljena v strokovni publikaciji ACS Energy Letters.
Vir: University of Illinois Urbana-Champaign, slika je simbolična
