Учёные разработали новый способ переработки металлов, используемых в аккумуляторах, с применением органической кислоты, содержащейся в винограде. Технология может упростить извлечение кобальта и никеля — ключевых компонентов современных батарей — и снизить экологическую нагрузку от переработки.
Описание технологии проведено специалистами Университета Джонса Хопкинса и опубликовано в Science Advances.
Кобальт и никель широко используются в производстве аккумуляторов, электроники и высокотехнологичных сплавов. Однако их переработка остаётся сложной задачей: металлы обладают схожими химическими свойствами, из-за чего их трудно разделить. Существующие методы требуют применения агрессивных реагентов, многоэтапных процессов и значительных затрат.
Новый подход основан на электролитическом осаждении — методе, при котором металлы извлекаются из раствора с помощью электрического тока. Однако в обычных условиях кобальт и никель осаждаются одновременно. Чтобы решить эту проблему, исследователи предложили использовать органические кислоты, способные по-разному взаимодействовать с ионами металлов.
В ходе экспериментов были протестированы 13 различных биокислот. Наиболее эффективной оказалась винная кислота, содержащаяся в винограде. Она связывает ионы никеля сильнее, удерживая их в растворе, в то время как кобальт может быть извлечён на первом этапе.
Моделирование на атомном уровне подтвердило различия в механизмах взаимодействия кислоты с металлами. Это позволило добиться высокой эффективности разделения.
В лабораторных условиях исследователи извлекли до 99,1% кобальта. При переходе к системе непрерывного потока удалось достичь показателей 95,1% для кобальта и 96,5% для никеля.
По оценке авторов, технология может стать более экологичной альтернативой традиционным методам переработки, а также повысить эффективность использования ресурсов. В настоящее время учёные тестируют её на реальных отходах аккумуляторов и рассматривают возможность адаптации для извлечения других металлов.
Разработка вписывается в концепцию экономики замкнутого цикла, где переработка и повторное использование материалов становятся ключевыми элементами устойчивого развития.