Utilizzando metodi di lavorazione dei minerali secolari, gli studenti di ingegneria chimica hanno trovato una soluzione a un problema incombente del 21° secolo:come riciclare economicamente le batterie agli ioni di litio.

Il team di studenti di ingegneria chimica di Lei Pan aveva lavorato a lungo e duramente al loro progetto di ricerca, ed erano felici solo di mostrare i loro risultati al People, Prosperity and the Planet (P3) lo scorso aprile a Washington, DC. Quello che non si aspettavano era di essere assaliti da spettatori entusiasti.

"Abbiamo un sacco di 'oh wow!' risposte, dai bambini di otto anni che volevano sapere come funzionava ai funzionari dell'EPA che si chiedevano perché nessuno l'avesse fatto prima, " dice l'anziano Zachary Oldenburg. "La mia risposta all'EPA è stata, "Perché nessun altro aveva un capo progetto che fosse un ingegnere minerario.'"

Padella, un assistente professore di ingegneria chimica presso la Michigan Technological University, ha conseguito la laurea in ingegneria mineraria. È stata sua l'idea di adattare la tecnologia mineraria del XX secolo per riciclare le batterie agli ioni di litio, dai piccoli nei telefoni cellulari ai modelli multi-kilowatt che alimentano le auto elettriche. Pan immaginò che le stesse tecnologie utilizzate per separare il metallo dal minerale potessero essere applicate alle batterie esaurite. Così ha dato ai suoi studenti un corso accelerato sui metodi di lavorazione dei minerali di base e li ha lasciati liberi in laboratorio.

"La mia mente torna all'inizio, quando niente funzionava, "dice Trevyn Payne, un ingegnere chimico senior. "Un sacco di volte è stato, Onestamente, "Proviamo questo." A volte, quando le cose andavano bene, è stato una specie di incidente".

Oldenburg ne fornisce un esempio. "Stavamo provando tutti i tipi di solventi per liberare sostanze chimiche, e dopo ore e ore, abbiamo scoperto che l'acqua naturale funzionava meglio."

Ma alla fine, tutto è venuto insieme. "Puoi vedere che i tuoi risultati migliorano esperimento dopo esperimento, " spiega il dottorando Ruiting Zhan. "Questo è abbastanza buono. Ti dà un senso di realizzazione".

Il team ha utilizzato le tecnologie dell'industria mineraria per separare tutto nella batteria:l'involucro, lamine metalliche e rivestimenti per l'anodo e il catodo, che include l'ossido di litio metallico, la parte più preziosa. I componenti possono essere restituiti al produttore e trasformati in nuove batterie.

"Il più grande vantaggio del nostro processo è che è economico ed efficiente dal punto di vista energetico". Ruitang Zhan

"Ai fini della rigenerazione, i nostri materiali riciclati sono buoni quanto i materiali vergini, e costano meno, " Aggiunge Oldenburg.

Il fatto che il loro processo sia provato e vero è forse la sua qualità più attraente per l'industria, Note di panoramica. "Abbiamo visto l'opportunità di utilizzare una tecnologia esistente per affrontare le sfide emergenti, " dice. "Usiamo separazioni per gravità standard per separare il rame dall'alluminio, e utilizziamo la flottazione con schiuma per recuperare materiali critici, compresa grafite, litio e cobalto. Queste tecnologie minerarie sono le più economiche disponibili, e l'infrastruttura per implementarli esiste già."

I passanti non sono stati gli unici alla competizione P3 a essere rimasti colpiti dallo sforzo degli studenti. Lo Youth Council on Sustainable Science and Technology (YCOSST) dell'AIChE (l'American Institute of Chemical Engineers) ha annunciato che presenterà al team il suo YCOSST P3 Award, che riconosce il progetto "che impiega al meglio pratiche sostenibili, collaborazioni interdisciplinari, principi di ingegneria e coinvolgimento dei giovani, e il cui design è abbastanza semplice da avere un impatto sostenibile senza richiedere una significativa competenza tecnica dei suoi utenti."