Перероблення black mass наближає космічні місії замкненого циклу

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.

Подія в Києві на перетині мистецтва, космосу та технологій! Дізнатися більше
Процес використання мікрохвильового плазмового реактора для обробки чорної маси. Джерело: Rice Advanced Materials Institute

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.

Black Mass
Порошкоподібна суміш black mass готова до перероблення. Джерело: Rice Advanced Materials Institute

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.

Новини інших медіа
Гімн України пролунав на чемпіонаті Європи з ракетомодельного спорту
Hubble розгадав таємницю злиття з раннього періоду існування Чумацького Шляху
Чи потрібні насправді орбітальні дзеркала
Анатомія зоряної смерті: виявлена наднова в момент вибуху
Слід зруйнованого скупчення показав темну матерію далекої галактики
ШІ виявляє приховані ознаки сонячних спалахів за кілька годин до їхнього початку
Новий погляд на Туманність Тарантул пояснив загадку зниклої енергії
Киплячий азот у космосі почав поводитися несподівано для науковців
Японський зонд готується стартувати до Фобоса
SpaceX побила рекорд двома пусками за 38 хвилин