Herausforderungen bei der Lithiumgewinnung
Es bestehen erhebliche Bedenken hinsichtlich der Umweltbelastung durch den Lithiumabbau. Die Abbauprozesse sind nicht nur umweltschädlich – geopolitische Spannungen in den reichsten Lithium-Regionen könnten die Lieferketten gefährden. Laut Prognosen reichen die bestehenden Lithiumminen möglicherweise nur für die Hälfte der benötigten Menge bis 2030. Das verdeutlicht die Notwendigkeit innovativer Methoden zur Lithiumgewinnung und -recycling.
Recyclingproblematiken und neue Ansätze
Das Recycling von Lithium in gebrauchten Batterien ist oft zeitintensiv und umweltbelastend. Bisherige Methoden zur Lithium-Rückgewinnung konnten weniger als 5% des zuvor verwendeten Lithiums wiedergewinnen. Forscher der Rice University haben eine alternative Methode entwickelt. Die Verwendung von als Deep Eutectic Solvents (DES) bekannten Chemikalien stellte sich als umweltfreundliche Lösung heraus. Diese Lösungen ermöglichen das gezielte Ausfällen von Lithium, was einen bedeutenden Fortschritt im Recyclingprozess darstellt.
Die innovative Mikrowellen-Technologie
Die Forscher haben ein DES entwickelt, das eine Mischung aus Cholinchlorid und Ethylenglykol ist. Dieses Gemisch bewirkt, dass Lithium durch Chloridionen umschlossen und in Lösung ausgewaschen wird. Üblicherweise muss eine Verbindung erhitzt werden, um Metalle auszufällen – dabei kommt oft ein Ölbad zum Einsatz. Dieser Prozess kann jedoch mehrere Stunden in Anspruch nehmen. Um die Effizienz zu steigern, experimentierte das Team an der RICE Universität mit Mikrowellen.
Die Ergebnisse dieser Methode waren bemerkenswert. Mit Mikrowellen konnten die Forscher Lithium fast 100-mal schneller ausfällen als mit einem Ölbad. Fantastische 87% des Lithiums wurden bereits nach 15 Minuten zurückgewonnen. Dies steht im krassen Gegensatz zu den 12 Stunden, die mit traditionellen Methoden benötigt werden.
Die Zukunft des Lithium-Recyclings
Fazit: Diese Methode ist nicht nur schnell und effektiv – sie ist auch anpassungsfähig. Andere Elemente wie Kobalt oder Nickel könnten ebenfalls durch die Anpassung der DES-Zusammensetzung gezielt zurückgewonnen werden. Laut Pulickel Ajayan hat dieser Prozess eine vielversprechende Zukunft. Er könnte die Effizienz steigern und gleichzeitig die Umweltbelastung verringern. Die Implementierung von DES-basierten Recycling-Systemen könnte einen entscheidenden Fortschritt in der Technologie des metallischen Recycling darstellen.
Quelle: S. H. Alhashim, S. Bhattacharyya, P. M. Ajayan, Microwave Assisted Ultrafast, Selective Lithium Extraction in Deep Eutectic Solvent for LIB Cathode Recycling. Adv. Funct. Mater. 2024, 2404570. DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202404570