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.

Сподобався контент? Підписуйся на нашу спільноту і отримуй більше про космос Друковані журнали, події та спілкування у колі космічних ентузіастів Підписатися на спільноту
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
Hubble здійснив ювілейний 200-тисячний оберт навколо Землі
Сонячні панелі на кремнії дозволять знизити вартість експлуатації супутників
Що приховують далекі галактики? Запрошуємо школярів на зустріч з астрофізикинею
Іспанський супутник ALISIO-1 спостерігає за нафтовою плямою навколо танкера Caroline Bezengi
Галактика M74 виявилася вдвічі більшою, ніж вважалося
Науковці виявили найхолоднішу лавову планету
Ванільне морозиво з посипкою: чому вчені більше не вірять у «чистий» Всесвіт
Ровер Perseverance виявив сліди гарячих підземних вод на Марсі
NASA відверто побоюється китайської місії «Чан’е-7»
Інженери закінчили збирати Starship. Старт запланований на понеділок