Litium från norska elbilsbatterier återvinns inte så ofta. Istället, det slutar som avfall när andra metaller som det blandas med återvinns. Men detta kan ändras.

Årets Nobelpris i kemi gick till tre pionjärer inom utvecklingen av laddningsbara litiumjonbatterier. Dessa batterier finns nu överallt och är en viktig komponent i dagens elbilar.

Men litium är också ganska sällsynt, och finns vanligtvis endast i små koncentrationer där den finns i jordskorpan. Ändå har återvinning endast varit minimalt lönsam. Faktiskt, EV-ägare har fått betala för att återvinna sina bilbatterier.

Nu vill en forskargrupp vid NTNU samarbeta med norsk industri för att göra något åt ​​det.

"Vårt mål är 100 procent återvinning av litium från elbilsbatterier, säger postdoktor Sulalit Bandyopadhyay vid NTNU:s institution för kemiteknik.

Variation av bekant teknik

"Vi är den enda forskargruppen i Norge som studerar denna metod, säger Bandyopadhyay.

Målet är att återvinna litium från elbilsbatterier med hjälp av hydrometallurgi. Det innebär att en råvara först löses i vatten och att ämnet man vill utvinna sedan fälls ut. Norska företag har lång erfarenhet av denna metod. Processen används för att extrahera nickel och zink, till exempel.

Men litium från elbilsbatterier återvinns inte. Under en lång tid, dessa batterier – i miljöns namn – skickades halvvägs runt jorden för återvinning i Kina. Nu har kineserna nog av sitt eget skräp och accepterar inte längre västvärldens sopor. Istället, Norska elbilsbatterier förvaras i Sandefjord kommun, där de plockas isär och skickas för vidare sortering och återvinning i Europa, Nordamerika och Asien.

I Europa, batterierna hamnar ofta på en återvinningsanläggning i Belgien, Tyskland eller Kanada. Råvaran förbränns, och koppar och nickel från batterierna återvinns. Men i denna förbränningsprocess, litiumet är förlorat. Det betyder att vi behöver en ny metod som också kan bevara litiumet för återvinning. Hydrometallurgiska metoder är lovande och används redan i viss utsträckning, men utan att extrahera litiumet.

Pilotplanta

Bandyopadhyays grupp arbetar med att utveckla en process som återvinner litium, nickel och kobolt från vad som kallas en svart massa. Svart massa är ett svartkrut som består av de material i batteriet som är aktiva, det vill säga materialet som finns på elektroderna. Materialets sammansättning varierar beroende på vilken typ av kemi som används för att tillverka battericellerna, men innehåller vanligtvis nickel, kobolt, mangan, litium och kol.

Tre NTNU masterstudenter och en IAESTE praktikant från Australien är involverade i forskargruppen som leds av Bandyopadhyay. De undersöker två olika typer av elbilsbatterier, bladvarianten och prismatiska celler.

Det här projektet, LIBRES—återvinning av litiumbatteri, inkluderar även Norsk Hydro och Glencore Nikkelverk, företag med många års erfarenhet och viktig erfarenhet av hydrometallurgi. Dessutom, de samarbetar med det finska gruvbolaget Keliber, ett delvis norskägt företag som vill tillverka litiumhydroxid för den internationella batterimarknaden.

"Vi planerar att lansera en pilotanläggning 2024 och en fullskalig anläggning 2027, säger Bandyopadhyay.

Svenska forskare och företag är också verksamma inom området, och en fullskalig anläggning för den skandinaviska marknaden måste också överväga detta samband. Men tekniken och forskningen är ekonomiskt intressant, oavsett utgång i Sverige.

"Hydro är chef för LIBRES-projektet. Vi vill att detta projekt ska lägga grunden för en ny, spännande industri relaterad till återvinning av begagnade elbilsbatterier i Norge. Norges unika position med tillgången på dessa batterier ger oss en utmärkt utgångspunkt, sa Christian Rosenkilde, chefsingenjör på Norsk Hydro ASA.

Kommer bli lönsamt

"Att återvinna litium från elbilsbatterier är inte ekonomiskt lönsamt ännu, men en Bloomberg-rapport visar att detta kommer att förändras under de närmaste åren, " säger Bandyopadhyay.

Den främsta orsaken till den nuvarande låga lönsamheten är att volymerna fortfarande är så små. EV-batterier har normalt en livslängd på cirka 10 år, vilket gör att de allra flesta av dessa batterier fortfarande fungerar. Men om några år kommer det att finnas tillräckligt med elbilar för att antalet använda batterier i Norge kommer att öka kraftigt. Då blir det också mer pengar i återvinning. Det är viktigt att få tekniken och utrustningen på plats innan dess.

Bandyopadhyay är också en operativ ledargruppsmedlem i Gemini Center HyProS—Hydrochemical Process Technology in the Circular Economy. Gemini-centren involverar samarbeten med andra forskningsinstitutioner, i detta fall universitetet i Oslo och SINTEF.

"Det är också viktigt att titta på återvinningen av andra metaller än litium. Om några år helt andra metaller kan användas i bilbatterier än för närvarande, " säger Bandyopadhyay.