Het efficiënt recycleren van batterijen en het opnieuw in de productie opnemen van de teruggewonnen materialen, is nog steeds een schijnbaar onoplosbaar probleem voor de industrie. Daarom zijn onderzoekers over de hele wereld op zoek naar nieuwe benaderingen.
Een van hen is Anna Vanderbruggen. De Ph.D. studente aan het Helmholtz Institute for Resource Technology Freiberg (HIF) – een instelling van het Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) – ontwikkelde een concept om grafiet uit gebruikte lithium-ionbatterijen te recyclen.
Onlangs presenteerde zij haar aanpak in de finale van de wedstrijd Falling Walls Lab Adlersdorf. Ze werd uitgeroepen tot ‘Breakthrough Winner of the Year in the Emerging Talents category of Falling Walls’. De Française moest de jury overtuigen met haar drie minuten durende korte presentatie van haar toekomstige idee van batterij recycling.
Een zeer relevant, maar ook zeer kritisch materiaal voor lithium-ionbatterijen is grafiet. Als gevolg van de energietransitie in de mobiliteitssector zal grafiet de komende decennia een van de bepalende materialen blijven voor de batterijproductie. Natuurlijke afzettingen van grafiet die op rendabele wijze kunnen worden ontgonnen, zijn echter zeldzaam. Bovendien zijn recyclingbedrijven momenteel niet in staat grafiet terug te winnen. Daarom eindigt het als afval of wordt het gebruikt als reductiemiddel tijdens het recyclingproces.
Vanderbruggen is deze uitdaging aangegaan en heeft een concept ontwikkeld voor het terugwinnen van grafiet uit gebruikte lithium-ionbatterijen. Dit is ook het onderwerp is van haar doctoraatsthesis. “Mijn benadering gaat uit van de in de grondstoffenindustrie beproefde methode van de fosfaatflotatie om grafiet te recycleren. Schuimflotatie is een gevestigd en efficiënt proces voor het scheiden van waardevolle mineralen uit afvalgesteente voor deeltjesgroottes van ongeveer 10 tot 200 micrometer.”
Volgens Vanderbruggen is het proces gebaseerd op de selectieve hydrofobisering, dit wil zeggen de waterafstotende eigenschap, van mineralen en de hechting van deze deeltjes aan gasbellen, die vervolgens via een schuim worden afgevoerd. “Daarom zijn de oppervlakte-eigenschappen, maar ook andere deeltjeseigenschappen zoals grootte en morfologie, de belangrijkste scheidingskenmerken voor schuimflotatie. Door een schuimflotatiestap toe te voegen, kunnen de metalen en het grafiet samen worden teruggewonnen.”
Het zijn precies dergelijke toekomstgerichte ideeën die worden gezocht in de jaarlijkse Falling Walls-wedstrijd. De wedstrijd, die gericht is op jonge uitvinders, onderzoekers, startende ondernemers en studenten, is verbonden aan de Falling Walls Conference in Berlijn. Deze vond voor het eerst plaats in 2009 op de verjaardag van de val van de Berlijnse Muur en heeft als motto ‘Tearing down walls and overcoming borders: In Minds, in Thoughts and in Action’.
