Akkujätteistä metallit talteen lähes 100-prosenttisesti

Tutkijat ovat erottaneet tärkeitä metalleja – litiumia, kobolttia ja nikkeliä – akkujätteistä lähes 100-prosenttisella puhtaudella. Erotettuja metalleja tarvitaan yhä enemmän akuissa ja tulevaisuudessa erityisesti sähköautojen akuissa.  

Tutkijat onnistuivat erottamaan akkujätteistä 99,6-prosenttisen puhdasta kobolttia, 99,7-prosenttisen puhdasta nikkeliä ja 99,9-prosenttisen puhdasta litiumia. Tutkimuksen tehneen tutkijatohtori Sami Virolaisen mukaan nimenomaan raaka-aineina käytettävien metallien puhtaus on erittäin tärkeää uusien akkujen valmistuksessa.

"Uusien akkujen valmistuksessa tarvitaan erityisen puhtaita metalleja. Jos litiumin puhtaus on alle 99,5 prosenttia, se ei enää kelpaa akkuihin valmistusmateriaaliksi. On siis erittäin merkityksellistä onko kyseessä 99,4-prosenttisesti vai 99,9-prosenttisesti puhdasta metallia."

Litiumin ja koboltin merkitys kasvaa koko ajan, koska niitä tarvitaan elektronisten laitteiden akuissa – erityisesti sähköautojen akuissa. Ennusteiden mukaan litiumin tarve maailmassa voi nelinkertaistua vuosina 2011–2025. Euroopassa primäärisiä litiumin lähteitä on vähän, joten sen erotus ja talteenotto jätteistä on merkittävä tapa taata sen saatavuus.

"Litium ei ole EU:n kriittisten aineiden listalla eikä se varsinaisesti ole kallista, mutta kysynnän muutos tekee siitä yhteiskunnallisesti mielenkiintoisen raaka-aineen", Virolainen pohtii.

Käytetyt akut ovat potentiaalinen raaka-aine litiumin talteenottoon, koska niiden määrä lisääntyy jatkuvasti. Samaan aikaan niiden elinikä on vain noin kymmenen vuotta. Akkuja siis tulee koko ajan lisää, mutta niin tulee metallien kierrätykseen kelpaavaa akkujätettäkin.

Tutkimuksessa erotettiin metallit neste-neste uuttomenetelmällä pilot-mittakaavassa. Menetelmässä erotus tapahtuu kahden toisiinsa liukenemattoman nestefaasin välillä. Liuoksesta erotetaan ensin kaikki muut epäpuhtaudet, ja jäljelle jää litium, koboltti ja nikkeli.  Aikaisemmat tutkimukset ovat yrittäneet erottaa kaikkia kolmea metallia, mutta ovat onnistuneet saamaan vain kaksi suhteellisen puhtaana kolmannen metallin puhtauden jäädessä heikommaksi.

"Neste-neste uutto on kannattava vaihtoehto erotusprosessiksi, kun tuotteelta vaaditaan lähes sataprosenttista puhtautta ja kohdemetallille korkeaa saantoa."

Kolmesta tutkitusta metallista nikkeliä on akkujätteissä määrällisesti vähemmän kuin litiumia ja kobolttia, eikä sen saatavuudessa ole samanlaisia uhkakuvia. Luonnossa se esiintyy kuitenkin aina koboltin kanssa yhdessä, ja niitä on vaikea erottaa toisistaan. Jotta kobolttia voidaan käyttää akuissa, nikkeli täytyy saada erotettua siitä. Nikkelin hyvä saanto näkyy kahden muun aineen puhtautena.

Tutkimus tehtiin laitteella, jossa virtausmäärät ovat korkeita ja simuloivat teollista mittakaavaa. Tutkimuksen tuloksia esiteltiin Chalmers University of Technologyn järjestämässä Circular Materials -konferenssissa toukokuun alussa.

Lisätietoja:

Sami Virolainen, tutkijatohtori, +358 40 709 3444, Sami.Virolainen@lut.fi