스웨덴 찰머스 공과대학교는 전기 자동차 배터리 재활용을 위한 새로운 방법을 발표했습니다. 연구진은 식물계에서 발견되는 유기산인 옥살산을 사용하여 값비싸거나 유해한 화학 물질을 사용하지 않는 공정을 개발했습니다.
대학 측에 따르면 이 공정을 통해 전기 자동차 배터리에서 알루미늄은 100%, 리튬은 98% 회수할 수 있습니다. 또한 니켈, 코발트, 망간과 같은 귀중한 원자재의 손실을 최소화할 수 있습니다.
찰머스 공과대학교 배터리 재활용 연구소의 한 연구팀은 배터리의 주요 활성 물질인 검은색 물질(분말 형태)을 옥살산으로 처리하는 실험을 진행했습니다. 특히 볼보 전기차 배터리에서 발생하는 물질을 대상으로 한 실험이었습니다. 연구진은 이 과정을 "커피를 내리는 것"에 비유했지만, 실제로는 훨씬 더 복잡합니다. 옥살산 처리로 원하는 결과를 얻으려면 온도, 농도, 처리 시간을 정밀하게 조절해야 하기 때문입니다. 참고로 옥살산은 대황이나 시금치 같은 식물에서 발견됩니다.
"지금까지 옥살산을 이용해 그렇게 많은 양의 리튬을 분리하면서 알루미늄을 완전히 제거할 수 있는 적절한 조건을 찾은 사람은 아무도 없었습니다. 모든 배터리에는 알루미늄이 포함되어 있기 때문에 다른 금속을 손실하지 않고 알루미늄만 제거해야 합니다."라고 대학 화학과 대학원생인 레아 루케트가 설명합니다.
현재 사용되는 습식 제련 공정에서는 철 함유 물질을 무기산에 용해시킵니다. 그런 다음 알루미늄, 구리와 같은 "불순물"을 제거하고 코발트, 니켈, 망간, 리튬과 같은 활성 물질을 각각 회수합니다.
하지만 스웨덴 연구진은 잔류 알루미늄과 구리가 소량이라도 여러 단계의 정제 과정을 거쳐야 하며, 각 단계마다 리튬 손실이 발생할 수 있다고 지적했습니다. 새로운 방법을 사용한 연구진은 순서를 바꿔 리튬과 알루미늄을 먼저 환원했습니다. 이를 통해 새로운 배터리 제조에 필요한 귀금속 낭비를 줄일 수 있었습니다.
다음 단계는 커피를 내리는 과정과 유사합니다. 알루미늄과 리튬은 액체 상태에 있고, 나머지 금속들은 "고체" 상태로 남아 있습니다. 이 과정의 다음 단계는 알루미늄과 리튬을 분리하는 것입니다. 루케트 교수는 "이 두 금속은 성질이 매우 다르기 때문에 분리하는 데 어려움이 없을 것으로 생각합니다. 저희 방법은 배터리를 재활용하는 유망한 새로운 방식이며, 추가 연구를 진행할 가치가 충분합니다."라고 말했습니다.
"무기화학물질을 대체할 대안이 필요합니다. 현재 공정에서 가장 큰 병목 현상 중 하나는 알루미늄과 같은 잔류 물질 제거입니다. 이 혁신적인 접근 방식은 폐기물 관리 산업에 새로운 대안을 제시하고 성장을 저해하는 문제들을 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 마르티나 페트라니코바 교수는 말했습니다. 그러나 그녀는 이 방법이 추가 연구를 필요로 한다고 덧붙였습니다. "이 방법은 대규모 생산이 가능하기 때문에 향후 몇 년 안에 산업 현장에서 활용될 수 있기를 기대합니다."
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