Nieuw concept voor recycling van batterijen wint innovatiewedstrijd

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. Zondag presenteerde zij haar aanpak in de finale van de wedstrijd Falling Walls Lab Adlersdorf.

In een persbericht weidt HZDR uit over haar werk. Elektromobiliteit doet de vraag naar lithium-ionbatterijen toenemen – en leidt tot een enorme wereldwijde vraag naar materialen zoals nikkel, kobalt, lithium en natuurlijk grafiet. Deze zijn echter niet oneindig beschikbaar op aarde. Ook vindt de winning vaak onder slechte omstandigheden plaats. Daarom is de ontwikkeling van efficiënte recyclingtechnologieën en de integratie van teruggewonnen materialen in de productie van batterijcellen absoluut noodzakelijk.

Kritische materialen

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. Anna 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. Het proces is gebaseerd op de selectieve hydrofobisering, d.w.z. 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”, legt Anna Vanderbruggen uit.

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”.

Doorbraak

Anna Vanderbruggen zegevierde eerst in de nationale competitie van het Falling Walls Lab en verzekerde zich zo van haar deelname aan de internationale finale in Berlijn op 7 november, waar ze als algemene winnaar uit de bus kwam. De Française moest de jury overtuigen met haar 3 minuten durende korte presentatie van haar toekomstige idee van batterij recycling om “Breakthrough Winner of the Year in the Emerging Talents category of Falling Walls” te worden. Naast een geldprijs krijgt de winnares de kans om haar presentatie nogmaals te geven voor een groot publiek tijdens de Falling Walls Conference op 9 november.

De Falling Walls Conference wordt gefinancierd door het Bondsministerie van Onderwijs en Onderzoek (BMBF), de Helmholtzvereniging en de Robert Bosch Stichting. Bovendien neemt een groot aantal wetenschappelijke instellingen en stichtingen deel, waaronder Acatech – de Duitse Academie voor Wetenschap en Techniek, de Leibniz-vereniging, de Fraunhofer-vereniging, de Max Planck-vereniging, de Donateursvereniging voor de bevordering van wetenschappen en geesteswetenschappen in Duitsland, de Duitse Academische Uitwisselingsdienst (DAAD), de Körber-stichting, de Leopoldina – Nationale Academie voor Wetenschappen en Geesteswetenschappen, het Berlijnse senaatsdepartement voor onderwijs, wetenschap en onderzoek, alsmede de Europese Onderzoeksraad.