At lære gammel teknologi nye tricks

Ved at bruge århundrede gamle mineralbehandlingsmetoder, kemiingeniørstuderende har fundet en løsning på et truende problem fra det 21. århundrede:hvordan man økonomisk kan genbruge lithium-ion-batterier.

Lei Pans hold af kemiingeniørstuderende havde arbejdet længe og hårdt på deres forskningsprojekt, og de var glade for bare at vise deres resultater på People, Prosperity and the Planet (P3) konkurrence i april sidste år i Washington, DC. Hvad de ikke forventede, var at blive mobbet af entusiastiske tilskuere.

"Vi fik en masse 'oh wow!' svar, fra otte-årige, der ville vide, hvordan det fungerede, til EPA-embedsmænd, der undrede sig over, hvorfor ingen havde gjort dette før, " siger senior Zachary Oldenburg. "Mit svar til EPA var, 'Fordi ingen andre havde en projektleder, der er mineingeniør.'

Pande, en assisterende professor i kemiteknik ved Michigan Technological University, opnåede sine kandidatgrader i mineingeniør. Det var hans idé at tilpasse det 20. århundredes minedriftsteknologi til at genbruge lithium-ion-batterier, fra de små i mobiltelefoner til multikilowatt-modellerne, der driver elbiler. Pan regnede med, at de samme teknologier, der blev brugt til at adskille metal fra malm, kunne anvendes på brugte batterier. Så han gav sine elever et lynkursus i grundlæggende mineralforarbejdningsmetoder og satte dem løs i laboratoriet.

"Mit sind går tilbage til begyndelsen, når intet virkede, " siger Trevyn Payne, en kemiingeniør senior. "Mange gange var det, ærligt talt, "Lad os lige prøve det her." Nogle gange når tingene lykkedes, det var en slags ulykke."

Oldenburg giver et eksempel. "Vi prøvede alle slags opløsningsmidler for at frigøre kemikalier, og efter timer og timer, vi fandt ud af, at almindeligt vand virkede bedst."

Men til sidst, alt kom sammen. "Du kan se dine resultater forbedre eksperiment for eksperiment, " forklarer ph.d.-studerende Ruiting Zhan. "Det er ret godt. Det giver dig en følelse af præstation."

Holdet brugte mineindustriteknologier til at adskille alt i batteriet:huset, metalfolier og belægninger til anoden og katoden, som omfatter lithiummetaloxid, den mest værdifulde del. Komponenterne kan returneres til producenten og omdannes til nye batterier.

"Den største fordel ved vores proces er, at den er billig og energieffektiv." Ruitang Zhan

"Med henblik på genfremstilling, vores genbrugsmaterialer er lige så gode som jomfruelige materialer, og de er billigere, " tilføjer Oldenburg.

Det faktum, at deres proces er afprøvet og sandt, er måske dens mest attraktive kvalitet for industrien, Panorer noter. "Vi så muligheden for at bruge en eksisterende teknologi til at løse nye udfordringer, " siger han. "Vi bruger standard tyngdekraftseparationer til at adskille kobber fra aluminium, og vi bruger skumflotation til at genvinde kritiske materialer, inklusive grafit, lithium og kobolt. Disse mineteknologier er de billigste tilgængelige, og infrastrukturen til at implementere dem eksisterer allerede."

Forbipasserende var ikke de eneste ved P3-stævnet, der var imponeret over elevernes indsats. AIChE's (American Institute of Chemical Engineers) Youth Council on Sustainable Science and Technology (YCOSST) har annonceret, at det vil overrække holdet sin YCOSST P3 Award, som anerkender projektet "der bedst anvender bæredygtig praksis, tværfaglige samarbejder, ingeniørprincipper og ungdomsinddragelse, og hvis design er simpelt nok til at have en bæredygtig effekt uden at kræve betydelig teknisk ekspertise af dets brugere."