Neue Studie enthüllt neuartige Technik zur Metallextraktion

Eine neue, von Forschern in Kanada geleitete Studie stellt ein neuartiges Verfahren zur Extraktion und Trennung von Metallen aus verbrauchten Alkalibatterien vor und bietet eine vielversprechende Lösung für ein effizientes Recycling kritischer Materialien.

Da der globale Energiebedarf weiter steigt, wird die Rolle von Batterien immer wichtiger. Die unsachgemäße Entsorgung verbrauchter Batterien birgt jedoch aufgrund ihres Metallgehalts erhebliche Umweltgefahren. Das Recycling dieser Metalle verringert nicht nur die Umweltrisiken, sondern bietet auch eine nachhaltige Quelle wertvoller Materialien.

Das Papierveröffentlicht im Zeitschrift für chemische Technologie und Biotechnologiestellt eine Technik zur Gewinnung von Kalium, Zink und Mangan vor, die kostengünstiger und energieeffizienter ist als bestehende Methoden.

Noelia Muñoz García, Forscherin an der Université de Sherbrooke in Kanada und Hauptautorin der Studie, erläuterte die Bedeutung der Forschung. García sagte: „Wir haben uns auf die Extraktion der wichtigsten Mineralien konzentriert, die in Alkalibatterien vorhanden sind, da diese mehr als 70 % des Volumens der Altbatterien in Nordamerika ausmachen.“

„Diese Forschung unterstützt die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft, bei der Materialien wiederverwendet und recycelt werden, wodurch ein geschlossenes Kreislaufsystem entsteht. Dies reduziert den Abfall und kann durch die Maximierung des Nutzens von Ressourcen zu langfristiger wirtschaftlicher Nachhaltigkeit führen, was eines der Hauptziele aktueller Verträge wie dem Pariser Abkommen ist.“

Wichtig ist, dass das effiziente Recycling von Batteriematerialien entscheidend ist, um schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern. „Das Hauptproblem bei der unsachgemäßen Entsorgung verbrauchter Alkalibatterien besteht darin, dass Kalium-, Zink- und Manganverbindungen in den Boden sickern und das Grundwasser verschmutzen können, was Gefahren für die Umwelt und die menschliche Gesundheit birgt, wie etwa Ökotoxizität und abiotische Erschöpfung“, bemerkte García.

Die Technik beruht auf einem Prozess namens Hydrometallurgie, bei dem die Metalle mithilfe wässriger Lösungen extrahiert werden – auch als „Auslaugen“ bekannt. Die Hydrometallurgie kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden und ist damit energieeffizienter als Methoden, die hohe Temperaturen erfordern.

Die Neuheit des in dieser Studie entwickelten Verfahrens liegt in der Verwendung von drei getrennten Schritten zur Extraktion der Metalle. Bei anderen hydrometallurgischen Verfahren können alle Metalle in einem einzigen Laugungsschritt extrahiert werden, wodurch eine komplexe Laugezusammensetzung entsteht, deren Trennung in ihre Bestandteile kostspielig ist.

Durch die Entfernung der Metalle in drei Phasen unter Verwendung unterschiedlicher Laugemittel konnten die Forscher qualitativ hochwertigere Lauge produzieren und so die Kosten für die nachfolgende Reinigung senken. Insgesamt ergab sich bei diesem Verfahren eine Extraktionseffizienz von 99,6 % für Zink und 86,1 % für Mangan.

Antonio Avalos Ramirez, Forscher an der Université de Sherbrooke in Kanada und korrespondierender Autor der Studie, kommentierte diese hohen Extraktionsraten. Er sagte: „Der wichtigste Faktor war, ein geeignetes Auslaugmittel (in diesem Fall Schwefelsäure) und ein Reduktionsmittel (Wasserstoffperoxid) zu finden, die die Extraktion dieser Mineralien verbesserten.“

Die Forscher wollen nun ihre Extraktionstechnik auf den neuesten Stand bringen. Ramirez bemerkte: „Die nächsten Schritte werden darin bestehen, Trenn- und Reinigungsanlagen zu entwickeln, um Zink und Mangan in einer Qualität zu gewinnen, die gut genug ist, um sie auf den Markt zu bringen und sie bei der Herstellung neuer Waren zu verwenden. Weitere Forschung ist erforderlich, um die Skalierbarkeit des Prozesses im industriellen/kommerziellen Maßstab zu untersuchen.“