By 세바스티앙 파르노 교수
오늘날 세계에는 1.4억 대 이상의 자동차가 있으며 그 숫자는 2036의 두 배. 모든 자동차가 가솔린이나 디젤을 사용한다면 기후 결과는 끔찍할 것입니다. 전기 자동차는 방출 더 적은 대기 오염 물질 재생 가능 에너지로 구동되는 경우 자동차를 운전해도 지구 대기를 온난화시키는 온실 가스가 추가되지 않습니다.
그러나 XNUMX년 동안 너무 많은 전기 자동차(종종 EV로 약칭됨)를 생산하면 리튬, 코발트, 니켈 및 망간과 같은 금속에 대한 수요가 급증할 것입니다. 이러한 금속은 EV 배터리를 만드는 데 필수적이지만 어디에서나 찾을 수 없습니다. 전 세계 리튬의 대부분은 아래에 있습니다. 아타카마 사막 남미에서 채굴 위협 지역 주민과 생태계.
선도적인 EV 제조업체는 수입 비용을 낮게 유지하고 신뢰할 수 있는 원자재 공급원을 찾아야 합니다. 마이닝 깊은 바다 하나의 옵션이지만 또한 손상시킬 수 있습니다 서식지와 야생 동물을 위험에 빠뜨립니다. 동시에 귀금속으로 가득 찬 폐전자제품이 쓰레기 매립지와 세계에서 가장 가난한 지역에 쌓이고 있습니다. 백만 톤 2.5 매년 합계에 추가됩니다.
EV 배터리 자체에는 유통 기한 XNUMX년에서 XNUMX년 사이. 현재 리튬이온 배터리는 재활용률이 매우 낮습니다. 이하 5 % EU에서. 이러한 금속의 새로운 출처를 채굴하는 대신, 재사용하지 않는 이유 거기에 이미 무엇이 있습니까?
재활용 경제
가장 큰 리튬 이온 배터리 재활용 업체는 다음과 같습니다. 중국에 본사를 둔. 재활용은 종종 북미와 유럽에서 기업이 비용을 지불해야 하는 의무로 취급되는 반면, 중국에서는 수명이 다한 배터리에 대한 경쟁이 너무 치열해서 재활용 업체가 기꺼이 비용을 지불하고 사용할 수 있습니다.
대부분의 재활용되는 배터리는 녹고 금속이 추출됩니다. 이것은 종종 많은 에너지를 사용하여 많은 탄소를 배출하는 대규모 상업 시설에서 이루어집니다. 이러한 공장은 건설 및 운영 비용이 많이 들고 제련 공정에서 발생하는 유해한 배출물을 처리하기 위해 정교한 장비가 필요합니다. 높은 비용에도 불구하고 이러한 공장에서는 귀중한 배터리 재료를 모두 회수하는 경우가 거의 없습니다.
세계 금속 재활용 시장의 가치는 52년 37억 달러(2020억 파운드)에서 76에 의한 US $ 2025 billion. 덜 에너지 집약적인 재활용 방법이 없다면 이 신흥 산업은 환경 문제를 악화시킬 뿐입니다. 그러나 수십 년 동안 사용되어 온 폐기물에서 귀금속을 추출하는 자연적인 과정이 있습니다.
배터리 버그
생물채광이라고도 하는 생물침출은 대사의 일부로 금속을 산화시킬 수 있는 미생물을 사용합니다. 그것은 미생물이 광석에서 귀중한 금속을 추출하는 데 사용되는 광산업에서 널리 사용되었습니다. 최근에는 이 기술이 사용 전자 폐기물, 특히 인쇄된 재료에서 재료를 청소하고 복구합니다. 회로 기판 컴퓨터, 태양열 패널, 오염 된 물 심지어 우라늄 덤프.
Coventry University의 Bioleaching Research Group에 있는 제 동료들과 저는 EV 배터리에 존재하는 모든 금속이 bioleaching을 사용하여 회수될 수 있음을 발견했습니다. 박테리아 같은 산디티오바실러스 페로옥시단스 및 기타 무독성 종은 고온이나 독성 화학 물질 없이 개별적으로 금속을 표적으로 삼아 회수합니다. 이렇게 정제된 금속은 화학 원소를 구성하므로 여러 공급망으로 무한정 재활용될 수 있습니다.
생물학적 침출을 확장하려면 종종 이산화탄소를 사용하여 37°C의 인큐베이터에서 박테리아를 성장시키는 것이 포함됩니다. 많은 에너지가 필요하지 않기 때문에 이 공정은 일반 재활용 공장보다 탄소 발자국이 훨씬 적고 오염도 적습니다. EV 배터리 폐기물을 줄이는 동시에 생물학적 침출 시설은 제조업체가 이러한 귀금속을 현지에서 회수하고 소수의 생산국에 덜 의존할 수 있음을 의미합니다.
전자 폐기물에서 귀금속을 모두 제거하고 용액에 떠다니게 되면 생물학 침출 작업을 중단하는 학자들이 있습니다. 이것은 산업에 충분하지 않습니다. 우리는 이러한 금속을 걸러내고 공급망에 유용하게 만들 수 있는 전기 화학적 방법과 생물학적 침출을 결합합니다. 불행하게도, 많은 에너지와 독성 화학 물질을 포함하는 금속 재활용의 기존 방법은 수십 년 동안 사용되었습니다. 산업계는 항상 혁신할 여력이 없기 때문에 변화를 지시하고 더 깨끗한 대안에 투자하는 것은 정부의 몫입니다.
EV 배터리는 아직 초기 단계에 있는 기술입니다. 구성 요소의 재사용은 설계의 일부로 고려해야 합니다. 나중에 생각하는 것이 아니라 재활용은 생물학적 침출을 통해 EV 배터리 수명 주기의 시작과 끝이 될 수 있으며 낮은 환경 비용으로 고품질의 새 배터리 원료를 생산할 수 있습니다.
에 대해 자세히 알아보기 세바스티앙의 이내의 연구 스포츠, 운동 및 생명 과학 센터' 생명공학 및 생명공학 공학 연구 테마.
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