#GeleceğinTrendleri: Bakteriler, elektrikli araç akülerinden değerli metalleri ayırabilir

Bugün dünyada 1,4 milyardan fazla araba var ve bu sayı 2036’ya kadar iki katına çıkabilir. Tüm bu arabalar benzin veya dizel yakarsa, iklim sonuçları korkunç olacaktır. Elektrikli arabalar daha az hava kirleticisi yayar ve yenilenebilir enerjiyle çalışıyorlarsa, araba kullanmak Dünya’nın atmosferini ısıtan sera gazlarına katkıda bulunmaz.

Ancak on yıl içinde bu kadar çok elektrikli vasıtalar (genellikle EV olarak kısaltılır) üretmek, lityum, kobalt, nikel ve manganez gibi metallere olan talebin artmasına neden olacaktır. Bu metaller EV pilleri yapmak için gereklidir, ancak her yerde bulunmazlar. Dünyadaki lityumun ekseriyeti, madenciliğin yerel insanları ve ekosistemleri tehdit ettiği Güney Amerika’daki Atacama Çölü’nün altında yatıyor.

Önde gelen EV üreticilerinin ithalat maliyetlerini düşük tutması ve bu ham maddeler için güvenilir bir kaynak bulması gerekiyor. Derin denizde madencilik yapmak bir seçenektir, ancak aynı zamanda habitatlara zarar verebilir ve vahşi yaşamı tehlikeye atabilir. Aynı zamanda, değerli metallerle dolu atık elektronikler, çöplüklerde ve dünyanın en fakir bölgelerinden bazılarında birikiyor – her yıl toplam 2,5 milyon ton ekleniyor.

EV pillerinin kendilerinin yalnızca sekiz ila on yıllık bir raf ömrü vardır. Lityum iyon piller şu anda AB’de %5’ten daha düşük bir oranda geri dönüştürülmektedir. Madenlerden, sürekli bu metallerin yenisini çıkarmak yerine, neden zaten mevcut olanı yeniden kullanmıyoruz?

Geri dönüşüm ekonomisi

En büyük lityum iyon pil geri dönüştürücüleri Çin’de bulunuyor. Geri dönüşüm, genellikle Kuzey Amerika ve Avrupa’da şirketlere ödeme yapılması gereken bir yükümlülük olarak görülse de, Çin’de bitmiş piller için rekabet o kadar yoğun ki, geri dönüşümcüler onları ele geçirmek için para ödemeye hazır.

Geri dönüştürülen pillerin çoğu eritilir ve metalleri çıkarılır. Bu genellikle çok fazla enerji kullanan ve dolayısıyla çok fazla karbon yayan büyük ticari tesislerde yapılır. Bu tesislerin inşası ve işletilmesi pahalıdır ve eritme işlemi tarafından üretilen zararlı emisyonları arıtmak için gelişmiş ekipman gerektirir. Yüksek maliyetlere rağmen, bu tesisler değerli pil malzemelerin çok azını geri kazanır.

Küresel metal geri dönüşüm pazarının değeri 2020’de 52 milyar Dolardan (37 milyar Sterlin) 2025 yılına kadar 76 milyar Dolara çıkması bekleniyor. Daha az enerji tüketen geri dönüşüm yöntemleri olmadan, bu yükselen endüstri sadece çevre sorunlarını daha da kötüleştirecektir. Ancak atıktan değerli metalleri çıkarmak için onlarca yıldır kullanılan doğal bir süreç de var.

Piller için mikroplar

Biyomadencilik olarak da adlandırılan organik biyoliç (süzerek çökelti veya indirgeme) yönteminde, metabolizmalarının bir parçası olarak metali oksitleyebilen mikroplar kullanır. Cevherlerden değerli metalleri çıkarmak için mikroorganizmaların kullanıldığı madencilik endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Daha yakın zamanlarda, bu teknik, elektronik atıklardan, özellikle bilgisayarların baskılı devre kartları, güneş panelleri, kirli su ve hatta uranyum çöplüklerinden malzemeleri temizlemek ve geri kazanmak için kullanılmıştır.

Coventry Üniversitesi’ndeki Biyoliç Araştırma Grubundaki meslektaşlarım ve ben, EV pillerinde bulunan tüm metallerin biyoliç kullanılarak geri kazanılabileceğini keşfettik. Acidithiobacillus ferrooxidans ve diğer toksik olmayan türler gibi bakteriler, yüksek sıcaklıklara veya toksik kimyasallara ihtiyaç duymadan metalleri tek tek hedefler ve geri kazanır. Bu saflaştırılmış metaller kimyasal elementler oluşturur ve bu nedenle birden fazla tedarik zincirine süresiz olarak geri dönüştürülebilir.

Biyoliçin ölçeğini büyütmek için, genellikle karbondioksit kullanarak 37 ° C’de inkübatörlerde bakteri yetiştirmeyi gerektirir. Çok fazla enerji gerekmez, bu nedenle süreç, tipik geri dönüşüm tesislerinden çok daha küçük bir karbon ayak izine sahiptir ve aynı zamanda daha az hava kirliliği üretir. Yerel biyoliç tesisler bu değerli metalleri geri kazanması, EV pil israfı ve üreticilerin az sayıda üretici ülkelere bağımlılığı azalması anlamına geliyor.

Akademisyenler biyoliçi durdurmak üzerinde çalışıyorlar; elektronik atıklardan tüm değerli metaller çıkarıldıktan ve çözelti içinde yüzdükten sonra sürecin durdurulması gerekiyor. Bu sanayi için yeterli değil. Biyoliç ile bu metalleri çıkarabilen ve tedarik zincirleri için faydalı hale getirebilen elektro-kimyasal yöntemlerle birleştiriyoruz. Ne yazık ki, metal geri dönüşümünde çok fazla enerji ve toksik kimyasal içeren mevcut yöntemler on yıllardır kullanılmaktadır. Sanayiden yeniliklere her zaman kendisi yatırım yapması beklenemez. Bu nedenle hükümet değişiklikleri zorunlu kılmalı ve daha temiz alternatiflere yatırım yapmalı.

EV pilleri henüz emekleme aşamasında olan bir teknolojidir. Bileşenlerinin yeniden kullanımı, tasarımlarının bir parçası olarak düşünülmelidir. Geri dönüşüm, sonradan akla gelen bir düşünce olarak kalmak yerine, biyoliç ile bir EV pilinin yaşam döngüsünün hem başlangıcı hem de sonu olabilir ve yeni piller için düşük çevresel maliyetle yüksek kaliteli hammaddeler üretebilir.

Bu yazı Tweet zinciri olarak da yayınlandı:

#GeleceğinTrendleri
Bakteriler, elektrikli araç akülerinden değerli metalleri ayırabilir – işte nasıl

Bugün dünyada 1,4 milyardan fazla araba var ve bu sayı 2036’ya kadar iki katına çıkabilir. Tüm bu arabalar benzin veya dizel yakarsa, iklim sonuçları korkunç olacaktır. pic.twitter.com/AWn1hDESwc

— @KpaxN (@kpaxn) July 18, 2021

Nizamettin Karadaş

Kaynaklar:
Professor Sebastien Farnaud, Coventry University Research Blog

trendsderzukunft.de , 29.06.2021