De EU zal tegen 2030 de thuisbasis zijn van 30 miljoen elektrische auto's en de Europese Commissie bereidt harde doelstellingen voor voor het recyclen van deze en andere batterijen. Maar de gevolgen van batterijrecycling, vooral voor de omvangrijke lithium-ionbatterijen van de elektrische auto's die binnenkort onze straten vullen, grotendeels onbestudeerd is gebleven.

In een nieuwe studie, onderzoekers van Aalto University hebben de milieueffecten onderzocht van een hydrometallurgisch recyclingproces voor accu's van elektrische auto's. Met behulp van op simulatie gebaseerde levenscyclusanalyse, ze hielden rekening met het energie- en waterverbruik, evenals procesemissies.

"Batterijrecyclingprocessen zijn nog in ontwikkeling, dus hun ecologische voetafdruk is nog niet in detail bestudeerd. Om voordelig te zijn, recycling moet worden bewezen ecologischer te zijn dan het produceren van grondstoffen - we kunnen niet zomaar aannemen dat recycling automatisch beter is, ook al weten we dat het delven van de grondstoffen grote milieueffecten heeft, zoals een hoog energie- en waterverbruik, " zegt Mari Lundström, Assistent-professor aan de universiteit van Aalto.

Bij het recyclen van batterijen wordt vaak gebruik gemaakt van smelten, die typisch lithium en andere grondstoffen verliest. Nieuwe hydrometallurgische processen, die batterijmetalen scheiden van afval door oplossing, de terugwinning van alle metalen mogelijk maken, maar grote hoeveelheden energie en chemicaliën verbruiken, en produceren vaak verontreinigd afvalwater.

Volgens de resultaten, de koolstofvoetafdruk van de grondstof die wordt verkregen door het onderzochte recyclingproces is 38% kleiner dan die van de maagdelijke grondstof. Het verschil is nog groter als koper en aluminium teruggewonnen tijdens mechanische voorbehandeling worden meegerekend. De resultaten wijzen ook op knelpunten.

"Levenscyclusanalyse identificeert de gebieden waar recycling kan worden verbeterd. we hebben gemerkt dat het gebruik van natriumhydroxide als neutraliserende chemische stof de milieubelasting van ons proces aanzienlijk verhoogt, " zegt Marja Rinne, een doctoraatsstudent aan de Aalto University.

Dit soort analyse, waarvan de onderzoekers zeggen dat het zelden is gedaan voor het recyclen van batterijen, kan ook worden gedaan voordat nieuwe processen in gebruik worden genomen. Het is nuttig om te bepalen hoe bepaalde keuzes of procesparameters de milieueffecten van een proces beïnvloeden, het kan dus een nuttig besluitvormingsinstrument zijn voor zowel de industrie als beleidsmakers.

"Op simulatie gebaseerde levenscyclusanalyse kan zelfs in de ontwerpfase van recyclingprocessen worden gebruikt om de milieueffecten te beoordelen en de best mogelijke opties te vinden, ", zegt Lundström.

De potentiële voordelen van het vinden van de beste recyclingprocessen zijn aanzienlijk; de EU streeft ernaar om tegen het einde van het decennium 70% van het massale batterijafval te recyclen. Het stelt ook doelen voor specifieke metalen die in batterijen worden gebruikt:95% kobalt, nikkel en koper, en 70% van het lithium moet tegen 2030 worden gerecycled. Naar schatting zal de wereldwijde markt voor het recyclen van lithiumbatterijen tegen 2030 19 miljard waard zijn.

Volgens Lundström, nu is het tijd om alternatieve recyclingmethoden te ontwikkelen, aangezien de hoeveelheid batterijafval omhoog zal schieten met de snelle groei van elektrische auto's.

"We zullen een enorme behoefte hebben aan recycling, en we moeten de meest haalbare en ecologische recyclingprocessen vinden. Onderzoek naar technologische innovaties en hun milieu-impact gaan hand in hand, " ze zegt.

In de studie, het team beoordeelde ook de industriële schaalbaarheid van het proces en deed aanbevelingen over hoe het proces dienovereenkomstig het beste kon worden aangepast.