Świat się elektryfikuje, a to oznacza, że baterii litowo-jonowych produkuje się coraz więcej. Zapotrzebowanie rośnie lawinowo: szacuje się, że licząc od 2022 do 2030 roku globalny popyt na takie baterie wzrośnie prawie siedmiokrotnie (dane serwisu Statista).
Pozostaje pytanie, co robić z tą coraz wielką górą baterii, gdy już się nie nadają do użytku. Recykling „bateryjnych" odpadów jest trudny, kosztowny i dość energochłonny. Trzeba je jednak odpowiednio przetwarzać, bo zawierają niebezpieczne substancje chemiczne. Nawet najmniejsza bateria tego typu to mała bomba ekologiczna. To wiadomo. Ale z ich recyklingiem związane są też korzyści ekonomiczne. Jakie?
– Odzyskiwane metale, m.in. kobalt i lit, należą do surowców krytycznych dla tworzenia współczesnych technologii. Postępujący konsumpcjonizm, a więc nasze zapotrzebowanie wpływa na to, że zasoby naturalne tych metali są stale nadmiernie zużywane, co w krótkim czasie może doprowadzić do ich wyczerpania – zauważa dr inż. Weronika Urbańska z Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki Wrocławskiej. – Dzięki odzyskowi, surowce wtórne mogą być ponownie wykorzystane, a naturalne nieodnawialne źródła metali nie muszą być nadmiernie eksploatowane – ich obieg jest zamknięty, zgodnie z założeniami gospodarki o obiegu zamkniętym oraz celami zrównoważonego rozwoju.
Dodaje, że ważna jest też, by pozyskiwać te surowce z różnych źródeł: – Im więcej mamy możliwości ich pozyskania, tym lepiej. Zabezpieczamy w ten sposób dostawy takich pierwiastków i co za tym idzie – stałą produkcję różnych dóbr, w tym właśnie baterii Li-ion do zasilania urządzeń elektronicznych, bez których nie wyobrażamy sobie już naszego życia.
Naukowczyni opowiada, że w praktyce przemysłowej metale zawarte w zużytych bateriach Li-ion są obecnie odzyskiwane najczęściej z wykorzystaniem metod hydrometalurgicznych (chemicznych) lub pirometalurgicznych (termicznych).
– Mimo licznych zalet mogą być niekorzystne dla środowiska, m.in. ze względu na stosowanie silnych reagentów chemicznych czy emisję toksycznych gazów. Wobec tego stale poszukuje się rozwiązań, które pozwolą na zmniejszenie negatywnego oddziaływania stosowanych procesów na środowisko przy zachowaniu dotychczasowej efektywności – wyjaśnia.
I tu dochodzimy do zastosowania metody biologicznej. O co dokładnie chodzi? Jak tłumaczy dr inż. Weronika Urbańska, szczególnie obiecujące jest bioługowanie z wykorzystaniem mikroorganizmów ekstremofilnych, m.in. bakterii, grzybów czy mikroglonów.
– Ekstremofile to takie mikroorganizmy, które posiadają unikalne cechy pozwalające na przetrwanie w trudnych – ekstremalnych dla człowieka – warunkach, np. przy skrajnych wartościach pH i temperatury czy w obecności metali ciężkich – opowiada.
Nie trzeba takich organizmów wymyślać, ponieważ występują naturalnie w środowisku, choć na pierwszy rzut oka może się to wydawać zaskakujące. Bo obecność metali ciężkich czy skrajne temperatury jakoś gryzą się z wyobrażeniem życia „naturalnie w środowisku". A jednak tym organizmom właśnie takie warunki służą. Albo inaczej: są do nich doskonale przystosowane.
– Dzięki temu widzimy ich duży potencjał do wykorzystania w gospodarce odpadami do odzyskiwania metali ze zużytych baterii – podkreśla badaczka. – Biologiczne metody odzysku metali pozwalają na redukcję powstawania wtórnych zanieczyszczeń, a jednocześnie charakteryzują się wysoką efektywnością, bezpieczeństwem i stosunkowo niskimi kosztami prowadzenia procesu – mówi.
Wyjaśnia dalej, że dla naukowców najczęściej szczególnie interesująca zdolność tych organizmów do zakwaszania środowiska, co wpływa na odzyskiwanie metali z odpadów do roztworu: – Taki przebieg procesu jest bardzo zbliżony do konwencjonalnej metody chemicznej. Jak się okazuje, w odpowiednio zaprojektowanym procesie bioługowania można odzyskiwać metale na podobnym poziomie jak przy zastosowaniu właśnie metod chemicznych – zaznacza.
To ważne, bo otwiera możliwości zastosowania takiej metody w skali przemysłowej w przyszłości, a ostatecznie o to przecież właśnie chodzi, żeby mieć realną alternatywę do metod stosowanych obecnie.
– Do opracowania pozostaje jeszcze kwestia przeskalowania procesu do skali technicznej oraz optymalizacja parametrów w zakresie skrócenia czasu trwania bioługowania. Mimo to, procesy biologicznego odzysku metali mogą stanowić podstawę do stworzenia kompleksowej metody przetwarzania odpadów baterii Li-ion – od wstępnej obróbki zgromadzonego strumienia zużytych ogniw Li-ion, biologicznego odzyskiwania i selektywnego wydzielenia poszczególnych metali do produktów handlowych, aż po zagospodarowanie wszystkich pozostałości – odpadowych roztworów i proszków bateryjnych po ługowaniu – podsumowuje dr inż. Weronika Urbańska.
Dodajmy, że obecnie na świecie recyklingowi poddaje się tylko kilka procent baterii litowo-jonowych. A już w niedalekiej w przyszłości będzie ich przecież dużo więcej niż obecnie.
Dzisiejsza gazeta (e-wydanie)
Wszystkie komentarze