Renovas stipendium till återvinning av litiumjonbatterier

Användningen av litiumjonbatterier ökar ständigt. De laddningsbara batterierna finns i allt från mobiltelefoner till datorer och kameror och inte minst elbilar och andra elfordon. Men återvinningen har inte utvecklats i samma takt.

– Effektiv återvinning av litiumjonbatterier är avgörande för miljön och för att kunna säkra tillgången på viktiga metaller, säger Renovas miljöstipendiat 2020, Nathália Vieceli.

Nathália Vieceli är miljöingenjör från Brasilien med en doktorsexamen från Lissabons universitet. Hon forskar nu på att återvinna metaller ur uttjänta litiumjonbatterier vid Chalmers i Göteborg.

Det finns i huvudsak två metoder för detta. Pyrometallurgi, som bygger på förbränning, är en stabil metod men som kräver stora mängder energi och normalt förstör vissa av metallerna, exempelvis litium. Nathália Vieceli arbetar med att utveckla och förfina den andra metoden – hydrometallurgi – där metallerna istället löses upp i syra och extraheras i olika lösningsmedel.

Genom att experimentera med olika parametrar vill hon komma fram till en process som kräver så små mängder av energi och lösningsmedel som möjligt.

– En fördel är att man får ut metallerna i mycket rena halter. Första steget nu är att extrahera mangan. Därefter går turen till kobolt, nickel och litium.

– Det är också viktigt att själva återvinningsprocessen är hållbar, påpekar hon. Den här metoden kräver betydligt mindre energi än förbränning och vi kan använda samma lösningsmedel om och om igen.

Det finns många skäl till att återvinna metallerna i stor skala. Brytningen av dem har stora både miljömässiga och sociala konsekvenser. Dessutom är de en ändlig resurs som i vissa fall bara bryts i ett fåtal av världens länder. Vi är i stort beroende av import och EU klassar både kobolt och litium som så kallade kritiska råmaterial.

– Återvinning är helt nödvändigt, menar Nathália Vieceli. Dels för att våra framtida behov ska kunna tillgodoses och dels för att minska de negativa effekterna av mineralbrytning.

Renovas stipendium är på 100 000 kronor och delas ut vid Renovas hållbarhetsseminarium i Göteborg den 14 oktober.

– Det känns helt fantastiskt att få det här stipendiet! Det hjälper mig att kunna fortsätta min forskning och utveckla idéer kring en cirkulär och mer hållbar hantering av litiumjonbatterier.

Hydrometallurgi – så här går det till:

1.Batterierna demonteras och plast avlägsnas så långt det är möjligt.

2.Innehållet krossas och mals till ett fint pulver som innehåller olika metaller som koppar, järn, kobolt, mangan, nickel och litium.

3.Pulvrets beståndsdelar separeras mekaniskt så långt det går, exempelvis genom magnetism.

4.Återstående pulver löses upp i syra, till exempel svavelsyra.

5.Ett lösningsmedel som inte blandar sig med syran tillsätts. (Tänk på olja och vatten.) Medlet är anpassat för att reagera med en speciell metall. Reaktionen löser ut den önskade metallen ur syran så att den istället hamnar i lösningsmedlet.

6.Lösningsmedel och syra skiljs åt, och metallen extraheras ur lösningsmedlet.

Renovas Miljöstipendium:

Renova donerar 100 000 kronor till ett forskningsstipendium för doktorander och unga forskare vid Chalmers och Göteborgs universitet inom alla vetenskapsområden. Forskningen ska bedrivas inom miljöområdet och ha anknytning till Renovas verksamhet.