Singaporessa Nanyanin teknisessä korkeakoulussa on keksitty, miten tähteeksi jääneitä appelsiininkuoria voidaan käyttää kemiallisessa prosessissa, joka auttaa kierrättämään litiumioniakkujen sisältämiä arvokkaita metalleja.
Litiumioniakut, joita käytetään niin älypuhelimissa kuin sähköautoissakin, menettävät varauskykynsä ajan mittaan, koska niihin muodostuu nanokiteitä, jotka estävät ionien liikettä. Kun kapasiteetti pienenee kylliksi, akusta tulee käyttökelvoton.
Akkuun jää arvokkaita metalleja kuten litiumia, kobolttia, nikkeliä ja mangaania, mikä on ongelmallista sekä ympäristön että talouden kannalta, jos niitä ei pystytä kierrättämään tehokkaasti.
Johtavat tutkijat, dosentti Dalton Tay (vasemmalla) ja professori Madhavi Srinivasan, esittelevät appelsiininkuoria ja akkuja, joita käytettiin kokeessa.
Vanha kierrätysmenetelmä vapauttaa hiilidioksidia
Nykyisin kierrätys tapahtuu usein niin, että käytetyt akut kuumennetaan 500 asteeseen, jolloin metallit sulavat ja ne saadaan talteen.
Prosessi vaatii valitettavasti paljon energiaa ja se saastuttaa, koska korkeassa lämpötilassa syntyy myrkyllisiä kaasuja.
Singaporessa kehitetty uusi menetelmä perustuu hydrometallurgiaksi kutsuttuun valmistustekniikkaan. Siinä käytetään lämmön sijaan kemikaaleja metallipitoisten mineraalien liuottamiseen niin, että metallionit saadaan helpommin kerättyä talteen ja kierrätettyä.
Tehosekoitin ja appelsiininkuoret imevät metalleja
Ensin käytetyt litiumioniakut murskataan ja kuivataan yön yli, minkä jälkeen murska pyöräytetään tavallisessa tehosekoittimessa ja siivilöidään. Tuloksena on hienoa mustaa jauhetta, joka koostuu muun muassa koboltista, litiumista, nikkelistä, mangaanista, alumiinista ja kuparista.
Seuraavaksi appelsiininkuoria kuivataan miedossa lämmössä kolme vuorokautta. Sitten ne jauhetaan ja lisätään metallijauheen joukkoon sitruunahappopitoisen nesteen kanssa.
Kun metallipitoinen musta akkujauhe sekoitetaan happamaan appelsiinikuorinesteeseen, jauheen hiukkaset liukenevat siihen ja alkavat muodostaa metalli-ioneja, jotka voidaan ottaa talteen kierrätettäväksi. Talteenotto tapahtuu esimerkiksi elektrolyysillä, jossa metalli-ionit kerääntyvät elektrodille, kun nesteeseen johdetaan sähköä.
Tutkijat onnistuivat keräämään mustasta jauheesta talteen jopa 90 prosenttia metalleista, ja he pystyivät tekemään niistä uusia akkuja, joiden kapasiteetti oli sama kuin nykyisin myynnissä olevien akkujen.