Lithium kan nu genbruges

Lithium fra norske elbilbatterier genbruges ikke så ofte. I stedet, det ender som affald, når andre metaller, det er blandet med, genbruges. Men dette kan ændre sig.

Dette års Nobelpris i kemi gik til tre pionerer inden for udviklingen af ​​genopladelige lithium-ion-batterier. Disse batterier findes nu overalt og er en vital komponent i nutidens elbiler.

Men lithium er også ret sjældent, og er normalt kun til stede i små koncentrationer, hvor det findes i jordskorpen. Alligevel har genbrug kun været minimalt rentabelt. Faktisk, Ejere af elbiler har skullet betale for at genbruge deres bilbatterier.

Nu vil en forskergruppe på NTNU samarbejde med norsk industri for at gøre noget ved det.

"Vores mål er 100 procent genanvendelse af lithium fra elbilbatterier, " siger postdoc-stipendiat Sulalit Bandyopadhyay ved NTNU's Institut for Kemiteknik.

Variation af kendt teknologi

"Vi er den eneste forskergruppe i Norge, der studerer denne metode, " siger Bandyopadhyay.

Målet er at genvinde lithium fra EV-batterier ved hjælp af hydrometallurgi. Det betyder, at en råvare først opløses i vand, og at det stof, man vil udvinde, derefter udfældes. Norske virksomheder har lang erfaring med denne metode. Processen bruges til at udvinde nikkel og zink, for eksempel.

Men lithium fra elbilbatterier genbruges ikke. I lang tid, disse batterier – i miljøets navn – blev sendt halvvejs rundt om kloden til genbrug i Kina. Nu har kineserne nok af deres eget affald og accepterer ikke længere Vestens affald. I stedet, Norske EV-batterier opbevares i Sandefjord kommune, hvor de skilles ad og sendes til yderligere sortering og genbrug i Europa, Nordamerika og Asien.

I Europa, batterierne ender ofte på et genbrugsanlæg i Belgien, Tyskland eller Canada. Råmaterialet forbrændes, og kobber og nikkel fra batterierne genbruges. Men i denne forbrændingsproces, lithium er tabt. Det betyder, at vi har brug for en ny metode, der også kan gemme lithiumet til genbrug. Hydrometallurgiske metoder er lovende og bruges allerede til en vis grad, men uden at udvinde lithium.

Pilotanlæg

Bandyopadhyays gruppe arbejder på at udvikle en proces, der genvinder lithium, nikkel og kobolt fra det man kalder en sort masse. Sort masse er et sort krudt, der består af de materialer i batteriet, der er aktive, altså det materiale, der findes på elektroderne. Materialets sammensætning varierer afhængigt af hvilken slags kemi der bruges til at fremstille battericellerne, men indeholder typisk nikkel, kobolt, mangan, lithium og kulstof.

Tre NTNU-masterstuderende og en IAESTE-praktikant fra Australien er involveret i forskningsgruppen ledet af Bandyopadhyay. De undersøger to forskellige typer elbilbatterier, bladvarianten og prismatiske celler.

Dette projekt, LIBRES—Genbrug af lithiumbatterier, omfatter også Norsk Hydro og Glencore Nikkelverk, virksomheder med mange års erfaring og vigtig erfaring med hydrometallurgi. Ud over, de samarbejder med det finske mineselskab Keliber, en delvist norskejet virksomhed, der ønsker at producere lithiumhydroxid til det internationale batterimarked.

"Vi planlægger at lancere et pilotanlæg i 2024 og et fuldskalaanlæg i 2027, " siger Bandyopadhyay.

Svenske forskere og virksomheder er også aktive på området, og et fuldskalaanlæg til det skandinaviske marked skal også overveje denne sammenhæng. Men teknologien og forskningen er økonomisk interessant, uanset udfaldet i Sverige.

"Hydro er leder af LIBRES-projektet. Vi ønsker, at dette projekt skal lægge grundlaget for en ny, spændende branche relateret til genbrug af brugte elbilbatterier i Norge. Norges unikke position med tilgængeligheden af ​​disse batterier giver os et fremragende udgangspunkt, sagde Christian Rosenkilde, chefingeniør hos Norsk Hydro ASA.

Vil blive rentabel

"Genbrug af lithium fra EV-batterier er endnu ikke økonomisk rentabelt, men en Bloomberg-rapport viser, at dette vil ændre sig i de næste par år, " siger Bandyopadhyay.

Hovedårsagen til den nuværende lave rentabilitet er, at mængderne stadig er så små. EV-batterier har normalt en levetid på omkring 10 år, hvilket betyder at langt de fleste af disse batterier stadig virker. Men om få år vil der være elbiler nok til, at antallet af brugte batterier i Norge vil stige voldsomt. Så vil der også være flere penge i genbrug. Det er vigtigt at få teknologien og udstyret på plads inden den tid.

Bandyopadhyay er også et operativt ledergruppemedlem af Gemini Center HyProS—Hydrochemical Process Technology in the Circular Economy. Gemini-centrene involverer samarbejde med andre forskningsinstitutioner, i dette tilfælde Universitetet i Oslo og SINTEF.

"Det er også vigtigt at se på genanvendelse af andre metaller end lithium. Om få år vil man bl.a. helt andre metaller kan bruges i bilbatterier end i dag, " siger Bandyopadhyay.