Tranzicija sa automobila na fosilna goriva na električne povećala je potražnju za baterijama, ali proces pravljenja ovih baterija nije ništa manje štetan od onoga koji prave izduvni gasovi. Izgleda da postoji rešenje...
Električna vozila polako osvajaju svet i odlična su alternativa za klasične automobile. Kako je velika šansa da ćemo se u budućnosti svi prebaciti na njih i tako smanjiti zagađenje, ne treba zaboraviti na ključnu komponentu – baterije. Međutim, sam proces pravljenja baterija zahteva komponente čija proizvodnja veoma zagađuje okolinu, poput rudarenja litijuma, problematike posebno izražene u Srbiji.
Međutim, izgleda da su naučnici pronašli način da recikliraju postojeće baterije bez gubitaka, i to u procesu koji je potpuno “zelen”. Proces reciklaže baterija nije nov i na njemu se radi već neko vreme, a mnoge kompanije u Evropi i Severnoj Americi već prave fabrike za ponovno korišćenje baterija.
Katoda je rešenje
Ako se pitate koliko dobre mogu da budu reciklirane baterije u poređenju sa novim, nemojte se brinuti jer nauka kaže da su podjednako dobre. Međutim pre nego što krenemo da objašnjavamo ceo proces, hajde da se podsetimo kako baterije rade.
Katoda je pozitivna elektroda, odnosno pozitivni terminal baterijske ćelije. Na katodu struja ulazi u bateriju tokom punjenja, i izlazi tokom pražnjenja kada baterija obezbeđuje potrebno napajanje za automobile. Reklo bi se da je katoda najbitniji deo baterije.
Sada kada smo se podsetili malo fizike, upoznaćemo vam sa studijom profesora Jan Vanga i istraživačkog tima USABC (američkog konzorcijuma za napredne baterije) koja je pokazala da su baterije sa recikliranim katodama podjednako dobre ili čak bolje od novih baterija.
Istraživanje
Tim je testirao litijum-jonske baterije sa recikliranim NMC111 katodama, najpopularnijim tipom katoda, koje se sastoje od nikla, mangana i kobalta. Proces pravljenja katoda sastoji se od nekoliko koraka:
- Baterije se iseku da bi se uklonilo čelično kućište, aluminijum, bakarne žice, plastika i drugi materijali za recikliranje.
- Ostatak se rastvara i hemijskim procesom filtriraju grafit, ugljenik i druge nečistoće.
- Koriste se patentirane hemijske tehnike koje je osmislio Battery Resources startap kako bi se nikl, mangan i kobalt spojili u željenim odnosima potrebnim da se naprave prah za katode.
I to je sve.
Reciklirane katode su podjednako efikasne i 53% trajnije
Materijal koji se dobija procesom recikliranja poseduje više mikroskopskih poroznih struktura, što omogućava da se joni litijuma brže kreću unutra i napolje. Cela poenta baterija je kretanje jona sa katode koja je pozitivan terminal do anode, koja je negativni terminal, a upravo to kretanje se dešava u procesu punjenja i pražnjenja baterije.
Rezultati istraživanja kažu da baterije pokazuju istu gustinu energije kao nove baterije sa komercijalnim katodama, ali i 53% duži životni vek.
Testiranje i praksa
Istraživanje je tek predstavilo svoje rezultate, pa proces testiranja nije obavljen u automobilima, ali su obavljene industrijske simulacije koje se mogu porediti sa automobilima.
Primera radi, istraživači su kreirali ćelije od 11 Ah iste gustine materijala kao u baterijama električnih automobila. Nakon toga su poređenje između sveže katode i reciklirane katode i otkriveno je da reciklirani materijal daje superiorne rezultate i duži životni vek.
Kada možemo očekivati reciklirane baterije?
Pomenuti startap Battery Resources već koristi tehnologiju recikliranja katode i prodaje svoje materijale proizvođačima baterija, za sad u manjem obimu. Međutim, plan kompanije je da se naredne, 2022. godine napravi prva komercijalna fabrika koja će moći da obradi 10.000 tona baterija. Pored toga, startap je prikupio još 70 miliona za još dve fabrike u Evropi, planirane za kraj 2022.
Zbog čega je ovo bitno?
Reciklirane baterije su bolje od novih, što je neverovatno, s obzirom da nas ceo život uče da su nove stvari uvek bolje od starih. Pored toga, katoda je najskuplji deo baterije, a 10 do 30% katode čini kobalt, element čija je cena oko 28.500 dolara po toni, što ga čini najskupljim delom svake baterije.
Umesto iskopavanja kobalta, transporta i obrade u fabrikama, proces reciklaže mnogo manje zagađuje okolinu. I to je do juče bio jedan od problema električnih automobila. Iako ne zagađuju okolinu direktno, proces pravljenja pojedinačnih komponenata, posebno baterija je jako toksičan za Zemlju. Ukoliko se rezultati istraživanja pokažu u praksi, ovo bi mogla biti stvar koja će ukloniti sve kočnice kada su električni automobili i baterije u pitanju, a samim tim i u velikoj meri poštedeti Zemlju od zagađenja.