Svenskt genombrott: Litium återvinns med rabarber

Svenska forskare har hittat ett nytt sätt att återvinna uttjänta elbilsbatterier. Det vetenskapliga genombrottet gör det möjligt att ta hand om 100 procent aluminium och 98 procent litium ur skrotade batterier. Dessutom minskas förlusten av nickel, kobolt och mangan. Allt görs med ofarlig oxalsyra som finns i rabarber. 

Att återvinna alla grundämnen och metaller ur uttjänta elbilsbatterier har hittills varit en utmaning som krävt avancerade processer och starka kemikalier. Nu har svenska forskare från institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers uppfunnit ny process. Det krävs inga dyra eller skadliga kemikalier i processen, då forskarna använder sig av oxalsyra. Det är en ganska ofarlig syra som finns i växtriket, bland annat i rabarber. 

– Hittills har ingen lyckats hitta exakt rätt förutsättningar för att separera så här mycket litium med oxalsyra – och dessutom få bort allt aluminium samtidigt. Eftersom alla batterier innehåller aluminium behöver vi kunna ta bort det utan att förlora de andra metallerna, säger Léa Rouquette, doktorand vid institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers. 

I Chalmers batteriåtervinningslabb visar Léa Rouquette och forskningsledaren Martina Petranikova har forskarna utvecklat den nya metoden. I labbet finns uttjänta celler från elbilar och i dragskåpet finns deras krossade innehåll i form av ett finmalt svart pulver som löses i oxalsyra. 

Léa Rouquette blandar vätska och pulver i något som påminner om en köksmixer. Även om det ser lätt ut, nästan som om hon skulle koka kaffe, är det exakta tillvägagångssättet unikt och ett nyligen publicerat vetenskapligt genombrott. Genom att finjustera temperatur, koncentration och tid har forskarna tagit fram ett nytt och utmärkt recept för att använda oxalsyra – en miljövänlig ingrediens som även återfinns i växter som rabarber och spenat.

– Det behövs alternativ till dagens oorganiska kemikalier. Dessutom är en av de största flaskhalsarna i dagens processer att få bort restmaterial som aluminium. Det här är en innovativ metod som kan förse återvinningsindustrin med nya alternativ och bidra till att lösa problem som hindrar utvecklingen, säger Martina Petranikova, docent vid institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers. 

Den vätskebaserade återvinningsmetoden kallas för hydrometallurgi. I traditionell hydrometallurgi tar man först bort det ”orena” i materialet, som aluminium och koppar, och efter det kan man ta vara på värdefulla metaller som litium, kobolt, nickel och mangan. Även om det bara återstår små mängder av aluminium och koppar, krävs det flera reningssteg och varje steg i processen orsakar spill. 

I den nya metoden gör forskarna tvärtom och separerar litium först, tillsammans med aluminium. På så sätt kan de minska spillet av de värdefulla metaller som behövs för att tillverka nya batterier. Även den senare delen av processen, där den svarta blandningen filtreras, för tankarna till kaffebryggning. Medan aluminium och litium hamnar i vätskan blir de övriga metallerna kvar i ”sumpen”. Nästa steg i processen är att separera aluminium och litium.

– Eftersom metallerna har mycket olika egenskaper ser vi inte att det ska vara svårt att separera dem. Vår nya metod visar en ny lovande väg framåt för batteriåtervinningen – en väg som det finns all anledning att utforska vidare, säger Léa Rouquette. 
– Då metoden kan användas även i stor skala hoppas vi att den ska komma till nytta i industrin de kommande åren, säger Martina Petranikova.  

Martina Petranikovas forskargrupp har under många år bedrivit ledande forskning inom återvinning av de metaller som finns i litiumjonbatterier. Gruppen är involverad i flera olika samarbeten med företag som utvecklar återvinning av elbilsbatterier och är partner i stora forsknings- och utvecklingsprojekt, som till exempel Volvo Cars och Northvolts projekt Nybat. 
Källa: Chalmers Tekniska Högskola, Göteborg