Mekanokimyasal Oksidasyon ile Pil Geri Dönüşümünde Kar Elde Edildi
Çin’deki araştırmacılar, harcanan LiFePO4 pillerden lityumu çıkarmak için mekanokimyasal bir yöntem geliştirdiler. Süreçleri, diğer iki kimyasal ürünün yanı sıra pil üreticilerine karla yeniden satılabilen LiPO4 üretir, bu nedenle kullanıcılara bu tür pilleri geri dönüştürmek için destek sağlayabilir.
Lityum demir fosfat piller elektrikli araçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. 2021’de olan çalışma, termal modülasyon yoluyla elektrikli araç yelpazesini genişletmek için nikel ve kobalt bazlı alternatiflere göre avantajlarını göstermiştir. T Singhua Üniversitesi’nden Kang Liu, lityum bazlı pillerin geri dönüşüm yöntemlerinin sınırlı kaldığını ve yeşil kimya açısından çeşitli dezavantajlara sahip olduğunu açıklıyor. “Örneğin, pirometalurji yüksek bir reaksiyon sıcaklığı gerektirebilir, yüksek enerji tüketimi ve baca gazı salınımı içerir.”
Pil geri dönüşümünde asit ve alkali kullanımı azaltmak isteyen Liu ve meslektaşları alternatif bir yöntem araştırdılar. İlk olarak anot, katot ve plastik ayırıcıyı manuel olarak ayırırken yanmalarını önlemek için harcanan LiPO4 pilleri doymuş bir NaCl çözeltisine boşalttılar. Daha sonra, katodu ezdiler, böylece herhangi bir alüminyum folyo daha sonra bir örgü ekran kullanılarak ayrılabilirdi. Ekip daha sonra kalan katot malzemesi tozunu (C/LiFePO4) bir katı faz oksidanla birlikte öğütme maddesi olan sodyum persülfat (Na2S2O8) ile tedavi etmek için mekanokimya kullandı.
Daha sonraki adımlar, ilk ürün olarak FePO4’ü çıkarmak için su liçi, vakum filtrasyonunu ve ardından lityum iyonlarını Li3PO4 formunda çözeltiden çıkarmak için Na3PO4 kullanarak kimyasal çökeltmeyi içermiştir. Son olarak çözeltideki kalan Na2SO4 çökeltildi. Buharlaşma ve kristalizasyon yoluyla uzaklaştırıldı. Her bir kimyasal ürünün geri kazanılmasıyla, elde edilen atık su daha sonra geri dönüştürülebilir ve hızlı mekanokimyasal oksidayson oranı, mekanokimyasal süreç adımını beş dakikanın altında tuttu.
Liu, mekanokimya kullanmanın basitliğine ve avantajlarına rağmen, projenin zorlukları olmadan olmayacağını söylüyor. ‘Lityum iyon pillerin sökülmesinin projenin en zor kısmı olduğunu düşünüyorum, çünkü elektrolit ve organik çözücü laboratuvar koşullarında geri dönüşüm sürecinde buharlaşacaktır. Bu bir davlumbazda yapılmazsa, operatöre zarar verebilir.’
Finlandiya’daki Aalto Üniversitesi’nde mineral işleme ve geri dönüşüm uzmanı olan Rodrigo Serna-Guerrero, “lityum iyon pilin popülaritesi artıkça, yeterli hammaddeyi verimli bir şekilde ve doğal kaynaklarımızın minimum sömürüsü ile elde etmek için alternatiflere ihtiyacımız olduğu ortaya çıktı” diyor. Mekanokimyasal oksidasyon kullanıldığında, lityum ekstraksiyonu için potansiyel olarak tehlikeli liç ortamlarının kullanılmasından kaçınılmalıdır. Bu çalışma, düşük çevresel etkiye sahip alternatif hammadde kaynaklarının araştırılmasında olumlu bir adım attığını ve geri dönüşüm teknolojilerini geliştirmek için yenilikçi fikirlerin ihtiyacına ışık tuttuğunu göstermektedir.
Liu “şu anda, atık lityum pillerin geri dönüşümü için itici güç ürettiği ekonomik kardır” diyor. Ekip, süreçlerin ne kadar karlı olabileceğini anlamak için ekonomik bir analiz yaptı. Genellikle lityum geri kazanım yöntemleri ile elde edilen lityum ürünleri lityum karbonat ve lityum fosfattır. Lityum karbonat ile karşılaştırıldığında, lityum fosfatın piyasa fiyatı yüksektir. Ancak Liu, tekniği gerçek hayata uygularken; ekipman, insan gücü ve alanın hepsinin çok kısıtlayıcı faktörler olacağı konusunda uyarıyor. Mekanokimya daha önce lityum kobalt bazlı malzemeler gibi diğer pillerin geri dönüşümünde araştırılmıştır. Bu nedenle ekip kazancını artırmak için geliştirmeye devam etmeyi planlamaktadır.
Kaynak: chemistryworld.com