Studentka UJEP získala cenu za výzkum šetrnější recyklace baterií
Gabriela Novotná z Fakulty životního prostředí UJEP zkoumala, jak z vysloužilých baterií do elektromobilů získat cenné suroviny pomocí kyselin šetrnějších k životnímu prostředí. Ověřovala přitom, zda postup zvládne zpracovat materiál ze dvou odlišných typů baterií. Za svou diplomovou práci získala Cenu Karla Velka, která oceňuje nejlepší diplomové práce z oblasti nakládání s odpady.
Při chemické recyklaci baterií se používají například silné roztoky kyseliny sírové. Manipulace s nimi vyžaduje bezpečnostní opatření a vzniklé odpadní vody je nutné vyčistit. Výzkum na ústecké fakultě hledal šetrnější alternativu. Studentka Gabriela Novotná testovala metodu využívající slabší kyselinu citronovou v kombinaci s dalšími zelenými chemikáliemi.
„Chtěli jsme použít slabší kyselinu, tedy kyselinu citronovou. Ta se v přírodě snadno rozkládá a nezatěžuje životní prostředí. Zkoušela jsem, jestli bude fungovat také pro přenášení kovů do roztoku,“ vysvětluje Gabriela Novotná. Získané suroviny pak mohou být znovu použity pro výrobu lithiových baterií.
Témata diplomových prací přitom vycházejí i z problémů, které fakulta řeší s firmami. „Na chemii vůbec nemáme problém s tím, že by studenti nenašli téma. Naopak bychom uživili víc studentů,“ říká její školitel docent Jiří Orava.
Výzkum černé hmoty
Gabriela Novotná se zabývala takzvanou černou hmotou. To je práškový materiál, který vznikne z použitých lithiových baterií. Právě z něj se pak snaží výrobci dostat cenné kovy i jiné prvky k dalšímu použití. Zkoumala přitom baterie typu NMC, jejichž katodový materiál obsahuje nikl, mangan a kobalt, a LFP s lithiem, železem a fosforem.
Při pokusech se podařilo do roztoku převést přibližně 90 procent sledovaných prvků. Jde o účinnost jednoho kroku recyklace, po němž musí následovat oddělení jednotlivých surovin. „Dosáhli jsme hodně podobné výtěžnosti, jaké dosahují konvenční hydrometalurgické metody za použití silných minerálních kyselin,“ říká Novotná.
Spolupráce fakulty s firmou
Výsledky ukázaly, že postup může fungovat i pro směs obou bateriových materiálů. Do budoucna by to mohlo usnadnit společné zpracování baterií s různým složením a zlepšit ekonomiku provozu. Gabriela Novotná navázala na technologii vyvinutou ve spolupráci fakulty a společnosti IBG Česko, s. r. o. Ve své práci ji testovala a upravovala pro zkoumané materiály.
Doc. Jiří Orava vidí ve spolupráci s externími partnery příležitost pro studenty řešit skutečné problémy. „Projektové vzdělávání a řešení reálných problémů bude čím dál významnější,“ říká. Fakulta se bateriím věnuje také v mezinárodním projektu INERRANT zaměřeném na vývoj bezpečnějších a recyklovatelných baterií.