Genopladelige batterier kan produceres uden sjældne metaller, hvilket gør dem grønnere. Til gengæld bliver det sværere at tjene på genbrug – og affaldsproblemet vokser. Nu viser et studie, at bedre affaldshåndtering kan gøre genanvendelsen rentabel.
Genbrug af genopladelige batterier er en voksende udfordring – ikke mindst fordi de allerede sidder i millioner af elbiler og bruges til at lagre grøn strøm.
Kernen i problemet er økonomien: uden en forretning i genbrug risikerer vi, at de grønne batterier om få år hober sig op i kæmpemæssige affaldsbjerge – i stedet for at blive en værdifuld råvare.
Problemet er i sin essens affødt af øget bæredygtighed:
Sådan var det nemlig ikke “i gamle dage”, hvor der i genopladelige batterier uvægerligt var sjældne grundstoffer som kobolt og nikkel. Det gjorde batterierne mindre bæredygtige, men til gengæld var kobolt og nikkel så værdifulde, at det kunne betale sig at pille dem ud af affaldet – næsten som at finde guld i skraldespanden.
I dag bygges mange genopladelige batterier af litium-jern-fosfat og grafit. De er billigere og mere skånsomme for miljøet – men fordi de mangler de dyre metaller, er det svært at skabe en forretning i at hente dem tilbage fra affaldsbunken.
Det kan dog formentlig godt betale sig at genanvende litium-jern-fosfat fra “døde” batterier, hvis man justerer i håndteringen batteriaffaldet.
Det viser ny forskning fra Aarhus Universitet.
“Hvis vi ikke finder ud af, hvordan vi i større omfang kan genanvende moderne genopladelige batterier, kommer vi til at stå med et stort problem med en masse ubrugeligt batteriaffald. Med dette studie ser vi, at batteriaffald måske alligevel kan gøres til en god forretning,” fortæller en af forskerne bag studiet, professor Dorthe Bomholdt Ravnsbæk fra Institut for Kemi ved Aarhus Universitet.
Forskningen er offentliggjort i Batteries. Resultaterne føjer sig til en international debat, hvor både EU og USA arbejder på at udvikle bedre metoder til batterigenbrug.
Sådan ser et knust batteri ud indeni
Når et batteri bliver knust, ender man med et sort pulver – kaldet black mass. Det ligner kaffegrums blandet med metalstumper og fungerer lidt som en skål blandede LEGO-klodser: udfordringen er at fiske de værdifulde stykker ud igen.
Noget kan sorteres fra, fordi det er tungere – som når man ryster en pose blandede nødder, og de største falder til bunds. Andre dele, som metaller, kan trækkes ud med magneter – lidt som når man leger med magneter på køleskabet.
Men når det gælder litium-jern-fosfat og grafit, går det galt: de to materialer klistrer så meget sammen, at det svarer til at prøve at skille kaffe og mælk ad igen, når de først er blandet. Derfor har man indtil nu været nødt til at ødelægge alt og starte helt forfra.
Forskerne zoomer ind på batteristøvet
I studiet har Dorthe Bomholdt Ravnsbæk med sine kolleger undersøgt black mass fra en virksomhed, der håndterer batteriaffald.
Formålet med undersøgelserne var at identificere, om der eksisterer muligheder for at genanvende litium-jern-fosfat fremfor at nedbryde dette materiale fuldstændigt.
Forskerne delte batteripulveret op i små portioner og opdagede, at litium-jern-fosfatet samler sig bestemte steder – en nøgle til at gøre genbrug muligt.
Forskerne gjorde en central opdagelse: grafitten slipper let sit metalunderlag, mens litium-jern-fosfat sidder fast. Netop den forskel kan udnyttes – og kan blive det gennembrud, der forvandler batteriaffald til en reel forretning.
“ Det betyder, at man kan skrue på, hvordan batterierne knuses, så litium-jern-fosfat ender mere samlet ét sted. Dermed bliver det langt lettere at genanvende. Det vil gøre en mere direkte genanvendelsesproces mulig,” siger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.
Bedre sortering kan redde flere materialer
Forskerne peger også på en faldgrube: Når batteriaffaldet varmes op, ødelægges litium-jern-fosfatet. Det svarer til at bage en kage og bagefter prøve at få ingredienserne tilbage – umuligt, fordi materialet mister sin værdi under opvarmningen. Pointen er, at processen ødelægger materialet, så det mister sin værdi, før man når til genbruget.
Det skal man med andre ord ikke gøre, hvis man vil bibeholde muligheden for at genanvende materialet.
Forskningen viser, hvordan litium-jern-fosfat og grafit opfører sig i batteripulveret – og hvor vi kan forbedre sorteringen, så litium-jern-fosfat faktisk kan genanvendes
“Vi ser helt klart en mulighed for at forbedre, hvordan man knuser batterierne – og hvordan man bagefter håndterer pulveret, “siger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.
Genbrug gavner både natur og pengepung
Dorthe Bomholdt Ravnsbæk fortæller, at det vil være en kæmpe gevinst, hvis man kan lave en industri ud af at genanvende litium-jern-fosfat fra genopladelige batterier.
Lykkes det at skabe en industri for genbrug af litium-jern-fosfat, får vi ikke bare en ny forretning. Vi sparer naturen for bjerge af brugte batterier – og kommer et skridt tættere på den cirkulære økonomi, som er selve målet.
“Litium-jern-fosfat har ikke på samme måde som kobolt og nikkel en stor værdi, men der kan være mange penge at spare i at genanvende dette materiale frem for at bruge energi og penge på at skabe det fra nyt. Det kan give batteriaffald en større værdi, fremfor at vi bare smider det væk,” siger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.
Hun uddyber, at hvis man ender med at skulle kassere grafitten, går det nok, men at det vil være rigtig godt for naturen og den cirkulære økonomi, hvis litium-jern-fosfat-delen kan genanvendes.
“Selvom et batteri er dødt, er litium-jern-fosfatet ikke. Det kan få et nyt liv – og netop derfor bør vi begynde at betragte brugte batterier som en råvare, der kan indgå i kredsløbet igen,” siger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.
