Уміння повторно використовувати цінні матеріали у космічній галузі це навичка від якої залежить виживання майбутніх колоністів. Дослідники з Rice University представили метод переробки відпрацьованих літій-іонних батарей за допомогою мікрохвильово-індукованої плазми, який дає змогу повертати майже всі ключові компоненти акумуляторів із меншими витратами хімії та енергії.
Йдеться про попередню обробку так званої black mass -- подрібненої суміші матеріалів зі старих батарей, що містить літій, кобальт, нікель, марганець, алюміній і графіт. Команда показала, що після 15-хвилинної обробки в спеціальному плазмовому реакторі можна вибірково повернути близько 85% літію у воді та приблизно 95% перехідних металів у 1-молярній лимонній кислоті за кімнатної температури. Окремо важливо, що процес не лише спрощує вилучення металів, а й відновлює графіт, який у звичайних схемах переробки часто деградує та втрачає цінність.
Автори зазначають, що комбінація плазми, мікрохвильового збудження та локального нагріву трансформує структуру оксидів катодних матеріалів, роблячи їх більш придатними для вилучення металів за допомогою менш агресивних розчинників. Згідно з інформацією Rice University, ця технологія вже отримала патент, а попередній техніко-економічний аналіз вказує на те, що вона може стати ефективнішою за деякі з існуючих промислових методів, зокрема, завдяки можливості повернення графіту в придатному для повторного використання стані.
Як це відбувається? Спочатку старі акумулятори перетворюють на порошкоподібну речовину, відому як чорна маса. Далі цю масу піддають обробці за допомогою плазми, створеної мікрохвильовим випромінюванням. Ця процедура руйнує і частково змінює структуру металевих сполук, що дозволяє легше витягти літій, використовуючи воду, а інші цінні метали – за допомогою розчину лимонної кислоти. Одночасно відбувається очищення та відновлення графіту, який потім можна повторно застосувати в анодах нових батарей.
Чому це має значення? Для космічної інженерії ця розробка є надзвичайно важливою, оскільки майбутні бази на Місяці чи Марсі вимагатимуть максимально ефективного замкнутого циклу використання ресурсів. Якщо цінні метали та графіт можна буде успішно відновлювати з відпрацьованих батарей за допомогою менш енергозатратних процесів і без застосування агресивних хімічних речовин, це може суттєво зменшити обсяги матеріалів, які потрібно буде постачати з Землі.
#Хімія #Вода #Розчин (хімія) #Літій #Ядерний реактор #Літій-іонний акумулятор #Марганець #Плазма (фізика) #Кобальт #Алюміній #Метал #Енергетика #Оксид #нікель #Акумулятор #Графіт #Перехідний метал #Кімнатна температура #Лимонна кислота #Розчинник
