Уміння повторно використовувати цінні матеріали у космічній галузі — навичка, від якої залежить виживання майбутніх колоністів. Дослідники з Rice University представили метод перероблення відпрацьованих літій-іонних батарей за допомогою мікрохвильово-індукованої плазми, який дає змогу повертати майже всі ключові компоненти акумуляторів із меншими витратами хімії та енергії.
Йдеться про попередню обробку так званої black mass — подрібненої суміші матеріалів зі старих батарей, що містить літій, кобальт, нікель, марганець, алюміній і графіт. Команда показала, що після 15-хвилинної обробки в спеціальному плазмовому реакторі можна вибірково повернути близько 85 % літію у воді та приблизно 95 % перехідних металів у 1-молярній лимонній кислоті за кімнатної температури. Окремо важливо, що процес не лише спрощує вилучення металів, а й відновлює графіт, який у звичайних схемах перероблення часто деградує та втрачає цінність.
Автори пояснюють, що плазма, мікрохвильове збудження та локальний нагрів разом змінюють структуру оксидів катодних матеріалів, переводячи їх у форми, з яких метали легше витягнути м’якшими розчинниками. За даними Rice University, технологія вже запатентована, а попередній техніко-економічний аналіз свідчить, що вона може перевершити частину нинішніх промислових підходів, особливо завдяки поверненню графіту в придатному для повторного використання вигляді.
Як це працює? Старі батареї спочатку перетворюють на порошкоподібну суміш — black mass. Потім її обробляють плазмою, створеною мікрохвилями. Така обробка розхитує і частково перебудовує сполуки металів, тому далі літій можна простіше вимити водою, а інші цінні метали — слабким розчином лимонної кислоти. Паралельно очищується й відновлюється графіт, який можна знову використати в анодах нових акумуляторів.
Чому це важливо? Для космічної техніки така розробка цікава тим, що майбутні місячні чи марсіанські бази потребуватимуть максимально замкненого циклу ресурсів. Якщо цінні метали й графіт можна ефективно повертати з відпрацьованих батарей із меншими енерговитратами та без агресивної хімії, це потенційно зменшує масу витратних матеріалів, які треба доставляти із Землі.
