Bilim İnsanları Atık Pilleri Yenisine Dönüştürmek için Meyve Kabuğunu Kullanıyor
Singapur’daki Nanyang Technological University lideliğindeki bilim insanları yeni piller oluşturmak için kullanılmış lityum iyon pillerden değerli metalleri çıkarmak ve yeniden kullanmak için meyve kabuğu atığının kullanıldığı yeni bir yöntem geliştirdiler.
Ekip portakal kabuğu kullanarak değerli metallerin pil atığından verimli bir şekilde geri kazanıldığını ispatladı. Ekip daha sonra geri kazanılan bu metallerden minimum miktarda atık oluşturarak işlevsel piller yaptılar.
Bilim insanları, atıktan kaynağa dönüşüm yaklaşımlarının hem gıda atıklarını hem de elektronik atıkları ele aldığını ve kaynakların olabildiğince uzun süre kullanımda tutulduğu sıfır atık ile döngüsel bir ekonominin gelişimini desteklediğini söylüyorlar. Her yıl küresel olarak tahmini 1,3 milyar ton gıda atığı ve 50 milyon ton e-atık üretiliyor.
Atık piller, tehlikeli toksik gazlar yayan değerli metalleri eritmek için aşırı sıcaklık içeren (500°C’nin üzerinde) işlemden geçiriliyor. Metalleri çıkarmak için güçlü asit çözeltileri veya hidrojen peroksit ile zayıf asit çözeltileri kullanılan alternatif yaklaşımlar araştırılmaktadır, ancak yine de sağlık ve güvenlik riskleri oluşturan veya tehlikeli ve kararsız olan hidrojen peroksite dayana ikincil kirleticiler oluşmaktadır.
NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE) laboratuvarının eş direktörü Profesör Madhavi Srinivasan şunları söyledi: “E-atıkların mevcut endüstriyel geri dönüşüm süreçleri enerji yoğundur ve zararlı kirleticiler ve sıvı atıklar yayar, bu da e-atık miktarı arttıkça çevre dostu yöntemlere acil bir ihtiyaç olduğunu gösterir. Ekibimiz bunu biyolojik olarak parçalanabilir maddelerle yapmanın mümkün olduğunu göstermiştir.”
“Bu bulgular, NTU’s Energy Research Institute (ERI@N) altındaki SCARCE çalışmalarımız üzerine kuruludur. SCARCE laboratuvarı e-atıkları geri dönüştürmenin daha yeşil yollarını geliştirmek için kurulmuştur. Aynı zamanda sürdürülebilir bir gelecek için teknolojik olarak gelişmiş çözümler geliştirmeyi amaçlayan NTU Smart Campus girişiminin bir parçasıdır.
NTU School of Materials Science and Engineering and School of Biological Sciences’tan yardımcı doçent Dalton Tay şunları söyledi: “Kaynak kıtlığının yaşandığı bir ülke olan Singapur’da, atılmış her türlü elektronikten değerli metalleri çıkarmak için bu kentsel madencilik süreci çok önemli hale geliyor. Bu yöntemle, sadece bu değerli metalleri mümkün olduğunca kullanımda tutarak kaynak tükenmesi sorununu değil, aynı zamanda büyüyen bir küresel kriz olan e-atık ve gıda atığı birikimi sorununu da ele alıyoruz.”
Bulgular Temmuz ayında bilim dergisi Environmental Science & Technology’de yayınlandı.
Düşük Maliyetli, Sürdürülebilir Bir Yaklaşım
Zararlı kirleticiler üreten pil atıklarının geri dönüşümüne yönelik endüstriyel yaklaşımlarla, hidrometalurji- ekstraksiyon için bir çözücü olarak su kullanılır- olası bir alternatif olarak giderek daha fazla araştırılmaktadır. Bu proses, siyah kütle adı verilen ezilmiş bir malzeme oluşturmak için kullanılan pillerin ilk önce öğütülmesini ve parçalanmasını içerir. Araştırmacılar daha sonra metallerin çökmesine izin vermeden siyah kütleyi güçlü asit veya hidrojen peroksit gibi kimyasallar ile birlikte zayıf asit çözeltileri içinde çözerek değerli metalleri çıkarırlar.
Yardımcı doçent Tay, geleneksel yöntemlerden nispeten daha çevre dostu olmasına rağmen, bu tür güçlü kimyasalların endüstriyel ölçekte kullanılmasının önemli güvenlik ve sağlık riskleri oluşturan büyük miktarda ikincil kirleticiler oluşturmasına neden olacağını söylüyor.
NTU ekibi, fırında kurutulmuş ve toz haline getirilmiş portakal kabuğunun ve narenciye meyvelerinde bulunan zayıf bir organik asit olan sitrik asidin kombinasyonunun aynı hedefe ulaşabileceğini buldu.
Laboratuvar deneylerinde, bilim adamları yaklaşımlarının, lityum iyon pillerden yaklaşık %90 kobalt, lityum, nikel ve manganezin başarılı bir şekilde çıkarıldığını ki bunun hidrojen peroksit kullanan yaklaşımla karşılaştırılabilir bir etkinliğe sahip olduğunu keşfettiler.
Yardımcı doçent Tay şöyle açıkladı: “Anahtar, ekstraksiyon işlemi sırasında ısı altında şekerlere dönüştürülen portakal kabuğunda bulunan selülozda yatmaktadır. Bu şekerler, metallerin akü atıklarından geri kazanılmasını arttırır. Flavonoidler ve fenolik asitler gibi portakal kabuğunda bulunan doğal olarak oluşan antioksidanlar da bu artışa katkıda bulunmuş olabilir.”
“Daha da önemlisi, bu süreçte oluşan katı atıkların toksik olmadığı bulundu, bu da yöntemin çevreye duyarlı olduğunu düşündürüyor.”
Daha sonra, ticari olanlara benzer bir şarj kapasitesi gösteren geri kazanılmış malzemelerden yeni lityum iyon piller monte ettiler. Geri kazanılmış malzemelerden yapılmış bu yeni pillerin şarj-deşarj döngüsel performansını optimize etmek için daha fazla araştırma devam etmektedir.
Araştırmacılar, bu yeni teknolojinin “endüstriyel anlamda harcanan lityum iyon pillerin geri dönüşümü için pratik olarak uygulanabilir” olduğunu gösteriyor.
Ekip şu anda arıtılmış pil atıklarından üretilen pillerinin performansını daha da iyileştirmek istiyor. Ayrıca, üretimi ölçeklendirmek ve bu süreçte asit kullanımını ortadan kaldırma olasılığını araştırmak için koşulları optimize ediyorlar.
NTU’s School of Materials Science and Engineering ve ERI@N’den profesör Madhavi, “Bu atık-kaynak yaklaşımı, potansiyel olarak diğer selüloz bakımından zengin meyve ve sebze atıklarının yanı sıra lityum-demir-fosfat ve lityum-nikel-manganez-kobalt oksit gibi lityum iyon pil türlerine de genişletilebilir. Bu, e-atıkların yeni döngüsel ekonomisine doğru büyük adımlar atmaya ve hayatlarımızı daha yeşil ve daha sürdürülebilir bir şekilde güçlendirmeye yardımcı olacaktır.” sözlerini söyledi.
Kaynak : sciencedaily.com
