Batterijafval en keukenfolie creëren nanokatalysator voor co₂ naar methaanbrandstofconversie

Batterijafval is een ernstig milieuprobleem: het bevat stoffen die een bedreiging vormen voor zowel de menselijke gezondheid als ecosystemen. Tegelijkertijd bevatten batterijen echter ook waardevolle materialen zoals nikkel, die we nodig hebben – bijvoorbeeld voor de productie van nieuwe batterijen. Betere recyclingmethoden voor batterijen zijn daarom dringend vereist.

Bij Tu Wien hebben onderzoekers een proces ontwikkeld dat kan worden gebruikt om nikkel te herstellen van gebruikte nikkel-metal hydridebatterijen. Maar dat is niet alles: van dit batterijverspilling en gebruikte aluminiumfolie, zoals die in de keuken, was het mogelijk om een ​​nanokatalysator te produceren die CO converteert₂ in waardevol methaan. Op deze manier kan men het afvalprobleem enerzijds verminderen en tegelijkertijd een klimaatneutrale brandstof verkrijgen.

Hun papier is gepubliceerd in het dagboek Groene chemie.

Batterijrecycling: belangrijk voor het milieu en de economie

“Moderne batterijen, zoals nikkel-metaalhydride (NI-MH) en lithium-ionbatterijen, bestaan ​​uit verschillende componenten, wat recycling- en herstelprocessen technologisch uitdagend maakt”, zegt prof. Günther Rupprochter van het Institute of Materials Chemistry at Tu Wien, hoofd van het onderzoeksproject. “Onjuiste verwijdering kan leiden tot chemische lekken, branden en vervuiling.”

Het herstel van nikkel van uitgegeven NI-MH-batterijen is ook economisch zeer belangrijk: in de EU kunnen afvalbatterijen en schroot van de batterijproductie ongeveer 16% van de nikkel verschaffen die nodig is in 2030, wat voldoende is om 1,3 tot 2,4 miljoen elektrische voertuigen (EV’s) jaarlijks uit te rusten.

Ondanks dit potentieel is de huidige recyclingcapaciteit in de EU en het VK slechts ongeveer een tiende van wat nodig is in 2030. Investeringen in recyclinginfrastructuur zijn daarom noodzakelijk.

Upcycling: van afvalrecycling tot CO₂ vastlegging

“Recycling is een belangrijke stap, maar nog grotere impact kan worden bereikt door nikkel te upcyclen in katalysatoren die in staat zijn brandstoffen te produceren”, zegt Dr. Qaisar Maqbool, eerste auteur van de studie.

Het team haalde nikkel uit gebruikte NI-MH-batterijen en herstelde aluminiumoxide uit gebruikte aluminiumfolie. Deze materialen werden vervolgens omgezet in een krachtige nanocatalysator op een milieuvriendelijke manier-met behulp van groene chemie-methoden.

“Onze nanokatalysator bestaat uit 92% –96% aluminiumoxide en 4% –8% nikkel, wat optimaal is voor het converteren van de broeikasgasco₂ Samen met waterstof in methaan, “legt Günther Rupp -prechter uit. Het proces vereist noch hoge druk noch hoge temperaturen; de katalysator werkt bij atmosferische druk en een gemakkelijk haalbare temperatuur van 250 ° C.

Van broeikasgas tot schone energie

Dit biedt een methode voor het converteren van CO₂ In een waardevolle brandstof op een klimaatneutrale manier: methaan speelt bijvoorbeeld een belangrijke rol als energiebron in de industrie. “Nu willen we onderzoeken hoe dit proces kan worden opgeschaald voor technologische applicaties”, zegt prof. Günther RuppRechter.

“Wij geloven dat deze aanpak de productie van duurzame brandstof kan transformeren. Onze aanpak toont een oplossing voor het klimaatprobleem – en op een manier die ook helpt om een ​​dringend afvalprobleem op te lossen.”

Upcycled materiaal kan ook worden gerecycled

Veel katalysatoren deactiveren in de loop van de tijd – omdat de katalysator op een bepaald moment structureel verandert of minder effectief wordt vanwege de accumulatie van cola (koolstof). Een dergelijke deactivering werd niet gedetecteerd in de studie. Desalniettemin was het belangrijk voor het team om in gesloten cycli te denken en te overwegen hoe de katalysator zelf ook kan worden gerecycled.

“Om de duurzaamheidslus te sluiten, kunt u de gebruikte katalysatoren terug in hun oorspronkelijke voorlopers recyclen om te worden hergebruikt”, zegt Dr. Qaisar Maqbool. Dit zorgt ervoor dat het hele proces milieuvriendelijk blijft en de hoeveelheid afval wordt geminimaliseerd.