Er zijn vandaag de dag meer dan 1,4 miljard auto's in de wereld, en dat aantal zou tegen 2036 kunnen verdubbelen. Als al die auto's op benzine of diesel rijden, de gevolgen voor het klimaat zullen groot zijn. Elektrische auto's stoten minder luchtverontreinigende stoffen uit en als ze worden aangedreven door hernieuwbare energie, rijden zou niet bijdragen aan de broeikasgassen die de atmosfeer van de aarde opwarmen.

Maar als we in tien jaar zoveel elektrische voertuigen (vaak afgekort tot EV's) produceren, zou de vraag naar metalen zoals lithium sterk toenemen, kobalt, nikkel en mangaan. Deze metalen zijn essentieel voor het maken van EV-batterijen, maar ze zijn niet overal te vinden. Het grootste deel van het lithium ter wereld ligt onder de Atacama-woestijn in Zuid-Amerika, waar mijnbouw de lokale bevolking en ecosystemen bedreigt.

Toonaangevende fabrikanten van EV's moeten de importkosten laag houden en een betrouwbare bron van deze grondstoffen vinden. Het delven van de diepzee is een optie, maar het kan ook habitats beschadigen en dieren in het wild in gevaar brengen. Tegelijkertijd, Afgedankte elektronica gevuld met edele metalen stapelt zich op op stortplaatsen en in enkele van 's werelds armste regio's - met elk jaar 2,5 miljoen ton aan het totaal.

EV-batterijen zelf hebben slechts een houdbaarheid van acht tot tien jaar. Lithium-ionbatterijen worden momenteel in de EU tegen een schamele hoeveelheid van minder dan 5% gerecycled. In plaats van nieuwe bronnen van deze metalen te ontginnen, waarom niet hergebruiken wat er al is?

De recyclingeconomie

De grootste recyclers van lithium-ionbatterijen zijn gevestigd in China. Hoewel recycling in Noord-Amerika en Europa vaak wordt gezien als een verplichting die bedrijven moeten betalen, de concurrentie voor lege batterijen in China is zo hevig dat recyclers bereid zijn te betalen om ze in handen te krijgen.

De meeste batterijen die wel worden gerecycled, worden gesmolten en hun metalen worden eruit gehaald. Dit gebeurt vaak in grote commerciële installaties die veel energie verbruiken en dus veel koolstof uitstoten. Deze fabrieken zijn duur om te bouwen en te exploiteren, en vereisen geavanceerde apparatuur om de schadelijke emissies die door het smeltproces worden gegenereerd, te behandelen. Ondanks de hoge kosten, deze fabrieken winnen zelden alle waardevolle batterijmaterialen terug.

De waarde van de wereldwijde markt voor metaalrecycling zal naar verwachting groeien van 52 miljard dollar (37 miljard pond) in 2020 tot 76 miljard dollar in 2025. Zonder minder energie-intensieve recyclingmethoden, deze opkomende industrie zal de milieuproblemen alleen maar verergeren. Maar er is een natuurlijk proces om edele metalen te winnen uit afval dat al tientallen jaren wordt gebruikt.

Bugs voor batterijen

Bio-uitloging, ook wel biomining genoemd, maakt gebruik van microben die metaal kunnen oxideren als onderdeel van hun metabolisme. Het wordt veel gebruikt in de mijnbouw, waar micro-organismen worden gebruikt om waardevolle metalen uit ertsen te winnen. Recenter, deze techniek is gebruikt om materialen van elektronisch afval op te ruimen en terug te winnen, met name de printplaten van computers, zonnepanelen, vervuild water en zelfs uraniumstortplaatsen.

Mijn collega's en ik in de Bioleaching Research Group van Coventry University hebben ontdekt dat alle metalen die aanwezig zijn in EV-batterijen kunnen worden teruggewonnen met behulp van bioleaching. Bacteriën houden van Acidithiobacillus ferrooxidans en andere niet-toxische soorten richten zich op de metalen en winnen ze afzonderlijk terug zonder de noodzaak van hoge temperaturen of giftige chemicaliën. Deze gezuiverde metalen vormen chemische elementen, en kan dus voor onbepaalde tijd worden gerecycled in meerdere toeleveringsketens.

Opschalen van bioleaching omvat het kweken van bacteriën in incubators bij 37°C, vaak met behulp van kooldioxide. Er is niet veel energie nodig, dus het proces heeft een veel kleinere ecologische voetafdruk dan typische recyclingfabrieken, terwijl het ook bijdraagt ​​aan minder vervuiling. Terwijl het verminderen van EV-batterijverspilling, Dankzij bioleaching-faciliteiten kunnen fabrikanten deze edelmetalen lokaal terugwinnen, en minder afhankelijk zijn van de weinige producerende landen.

Wetenschappers die werken aan bio-uitloging, moeten stoppen zodra ze alle edele metalen uit het elektronische afval hebben verwijderd en ze in oplossing drijven. Dit is niet genoeg voor de industrie. We combineren bioleaching met elektrochemische methoden die deze metalen eruit kunnen vissen en bruikbaar maken voor supply chains. Helaas, bestaande methoden voor metaalrecycling die veel energie en giftige chemicaliën met zich meebrengen, worden al tientallen jaren gebruikt. Industrieën kunnen het zich niet altijd veroorloven om te innoveren, het is dus aan de overheid om veranderingen op te leggen en te investeren in schonere alternatieven.

EV-batterijen zijn een technologie die nog in de kinderschoenen staat. Het hergebruik van hun componenten moet worden beschouwd als onderdeel van hun ontwerp. In plaats van een bijzaak te blijven, recycling kan zowel het begin als het einde zijn van de levenscyclus van een EV-batterij met bioleaching, het produceren van hoogwaardige grondstoffen voor nieuwe batterijen tegen lage milieukosten.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.