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.
Магазин від Universe Space Tech
Комплект журналів Сонце, Місяць та Марс
До товару
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.
