A Kínai Tudományos Akadémia (CAS) kutatói olyan eljárást dolgoztak ki, amely alapjaiban változtathatja meg az elektromos járművek elhasznált akkumulátorainak kezelését. A Nature Sustainability hasábjain bemutatott technológia szükségtelenné teszi a környezetszennyező, maró savak használatát: a lítium kinyeréséhez mindössze szén-dioxidra és vízre van szükség. Az új módszer nemcsak a környezeti terhelést csökkenti drasztikusan, hanem a kinyert alapanyagok tisztasága tekintetében is felveszi a versenyt a hagyományos, ipari megoldásokkal.
2026-ra a globális elektromosautó-piac olyan méretet öltött, amely sürgetővé tette a több millió tonnányi elhasznált lítium-ion akkumulátor hatékony és tiszta újrahasznosítását. A jelenleg elterjedt hidrometallurgiai eljárások azonban komoly környezeti kockázatot hordoznak: az értékes fémek kinyeréséhez erős szervetlen savakat (például sósavat vagy kénsavat) és oxidálószereket (például hidrogén-peroxidot) használnak. Ez a folyamat nagy mennyiségű veszélyes hulladékvizet és mérgező gázokat termel. Erre a problémára kínál megoldást a Wang Zhancheng professzor vezette kutatócsoport új, „zöld” kohászati eljárása.
A mechanizmus: Szénsav mint szelektív oldószer
A kutatás központi eleme a szubkritikus vizes extrakció. A folyamat során a kutatók nagynyomású szén-dioxidot ($CO_2$) juttatnak vízbe ($H_2 O$), aminek hatására enyhén savas közeg, szénsav ($H_2 CO_3$) keletkezik. Ez a gyenge sav meglepő hatékonysággal és rendkívüli szelektivitással képes kioldani a lítiumot az akkumulátorok katódanyagából (például a nikkel-kobalt-mangán vagy NCM oxidokból).
A kémiai reakció lényege, hogy a lítium-karbonát ($Li_2 CO_3$) és a szénsav reakcióba lép egymással, és jól oldódó lítium-hidrogén-karbonátot ($LiHCO_3$) hoz létre:
A folyamat egyik legnagyobb technológiai előnye, hogy míg a lítium az oldatba kerül, az átmenetifémek – mint a nikkel, a kobalt és a mangán – szilárd fázisban maradnak. Ez a szelektivitás szükségtelenné teszi a bonyolult és vegyszerigényes szétválasztási lépéseket, amelyek a hagyományos savas kilúgozásnál elengedhetetlenek.
Mennyiségi mutatók és hatékonyság
A tanulmányban részletezett kísérleti adatok a technológia ipari életképességét támasztják alá. A kutatók az alábbi mennyiségi eredményeket rögzítették:
-
Lítium kinyerési arány: Megfelelő nyomás- és hőmérsékleti körülmények között a lítium több mint 90-95%-át sikerült szelektíven kivonni a „fekete tömegből” (black mass).
-
Tisztaság: A folyamat végén kapott lítium-karbonát tisztasága eléri a 99,9%-ot, ami megfelel az akkumulátorgyártáshoz szükséges („battery-grade”) minőségnek.
-
Zárt rendszer: A reakció során felhasznált $CO_2$ és víz 100%-ban visszaforgatható. A hevítés hatására a $LiHCO_3$ oldatból kicsapódik a tiszta $Li_2 CO_3$, miközben a felszabaduló gáz és gőz újra felhasználható a következő ciklusban.
-
Hulladékmentesség: Az eljárás során nem keletkezik veszélyes technológiai szennyvíz, szemben a hidrometallurgiával, ahol tonnánként több ezer liter savas víz kezelése szükséges.
Az „Upcycling” lehetőségei
Az eljárás nemcsak a lítium kimentéséről szól. Mivel a nikkel, kobalt és mangán kristályszerkezete nem roncsolódik szét a gyenge szénsavas közegben, a hátramaradt szilárd anyag közvetlenül alkalmas az úgynevezett upcycling folyamatra.
A kutatók kimutatták, hogy a maradék anyagból minimális adalékanyag hozzáadásával és hőkezeléssel új, nagy teljesítményű katódanyagok állíthatók elő. Ezzel a módszerrel a teljes akkumulátor-életciklus zárttá válik, minimalizálva az új bányászati nyersanyagok iránti igényt.
Piaci és környezeti kilátások
A publikáció hangsúlyozza, hogy a technológia gazdaságilag is versenyképes lehet. Bár a nagynyomású reaktorok telepítése kezdeti beruházási költséggel jár, az eljárás során megspórolt drága vegyi anyagok (savak, bázisok, oxidálószerek) és a hulladékkezelési költségek elmaradása hosszú távon jelentős megtakarítást eredményez.
Kína, mint a világ legnagyobb akkumulátor-újrahasznosítója, számára ez a felfedezés stratégiai jelentőségű. A technológia segíthet elérni az ország 2030-ra kitűzött karbonsemlegességi céljait, miközben biztonságosabbá és tisztábbá teszi az újrahasznosító üzemek működését.
Hivatalos források és hivatkozások: 
-
Eredeti tudományos publikáció (Nature Sustainability): Selective extraction of lithium from spent lithium-ion batteries using only carbon dioxide and water
-
Kínai Tudományos Akadémia (CAS) – Institute of Process Engineering (IPE): IPE CAS Official News and Research Updates
