Årets nobelpris i kjemi gikk til tre pionerer bak arbeidet med å utvikle oppladbare litium-ion-batterier. Slike batterier finnes i dag overalt, og er nødvendige for dagens elbiler.

Men litium er også ganske sjeldent, og finnes som regel i små konsentrasjoner der det er å finne i jordskorpa. Tross dette har det i liten grad vært lønnsomt å resirkulere. Tvert imot har du vært nødt til å betale for å resirkulere elbilbatteriet ditt.

Men det vil en forskergruppe ved NTNU gjøre noe med i samarbeid med norsk industri.

– Målet er 100 prosent gjenvinning av litium fra elbilbatterier, sier postdoktor Sulalit Bandyopadhyay ved Institutt for kjemisk prosessteknologi.

Variasjon av kjent teknologi

– Vi er den eneste forskergruppen i Norge som forsker på denne metoden, sier Bandyopadhyay.

Målet er å utvinne litium fra elbilbatterier ved hjelp av hydrometallurgi. Det betyr at et råstoff først løses i vann, og at stoffet du vil utvinne deretter utfelles. Norske bedrifter har lang erfaring med dette. Prosessen brukes blant annet når vi utvinner nikkel og sink.

Men litium fra elbilbatterier gjenvinnes altså ikke i noen særlig grad. Lenge ble disse batteriene i miljøets navn sendt halve kloden rundt til gjenvinning i Kina, men Kina vil ikke lenger ta imot Vestens søppel; kineserne har nok med sitt eget.

Isteden lagres norske elbilbatterier i Sandefjord, der de tas fra hverandre og sendes til videre sortering og resirkulering i Europa, Nord-Amerika og Asia.

I Europa ender slike batterier gjerne ved et resirkuleringsanlegg i Belgia eller Tyskland. Der forbrennes råstoffet, og kobber, kobolt og nikkel fra batteriene resirkuleres. Men i denne forbrenningsprosessen går litiumet tapt. Derfor er det nødvendig med en ny metode der også litium blir ivaretatt.

Hydrometallurgiske metoder er lovende, og brukes til en viss grad allerede, men uten at litium blir tatt vare på.

Pilotanlegg

Bandyopadhyays gruppe jobber med å utvikle en prosess som gjenvinner litium, nikkel og kobolt fra det som kalles black mass.

Black mass er et svart pulver som består av de aktive batterimaterialene, altså det materialet som befinner seg på selve elektrodene. Det varierer litt i sammensetning etter hva slags cellekjemi som brukes, men inneholder typisk nikkel, kobolt, mangan, litium og karbon.

Ved NTNU er tre masterstudenter og en utvekslingsstudent fra IAESTE , en organisasjon som utveksler studenter for teknisk arbeidserfaring, engasjert. Gruppen ledes av Bandyopadhyay.

Disse ser på to ulike typer av elbilbatterier, Leaf-varianten og prismatiske batterier.

Norsk Hydro og Glencore Nikkelverk er med i prosjektet som har navnet LIBRES – Lithium Battery Recycling. I tillegg samarbeider forskerne med finske Keliber, et delvis norskeid gruveselskap som ønsker å produsere litiumhydroksid for det internasjonale batterimarkedet.

– Vi planlegger å starte et pilotanlegg i 2024 og et fullskalaanlegg fra 2027, sier Bandyopadhyay.

Også svenske forskere og bedrifter er på saken. Et fullskalaanlegg for det skandinaviske markedet må sees i sammenheng med dette. Men teknologien og forskningen er økonomisk interessant, uansett utfall i Sverige.

– Hydro er prosjektleder for LIBRES. Vi ønsker at dette prosjektet kan legge grunnlaget for ny og spennende industri knyttet til gjenbruk av brukte elbilbatterier i Norge. Norges unike posisjon på tilgjengelighet av slike batterier gir oss et glimrende utgangspunkt, sier Christian Rosenkilde, sjefingeniør ved Norsk Hydro ASA.

Vil bli lønnsomt

– Gjenvinning av litium fra elbilbatterier er foreløpig ikke økonomisk lønnsomt, men en rapport fra Bloomberg viser at dette vil endre seg de kommende årene, forklarer Bandyopadhyay.

Hovedgrunnen er at volumene foreløpig er så små. Elbilbatteriene har normalt en levetid på rundt ti år, som betyr at de aller fleste av disse batteriene fremdeles virker. Men om få år er elbilparken såpass gammel at antallet utbrukte batterier i Norge vil stige kraftig. Da er det også mer penger i å resirkulere. Det gjelder å ha teknologien og utstyret på plass før den tid.

Bandyopadhyay er også operativ leder for Gemini-senteret HyProS – Hydrokjemisk prosessteknologi i den sirkulære økonomien. Gemini-sentrene er et samarbeid med andre forskningsinstitusjoner, i dette tilfellet Universitetet i Oslo og Sintef.

– Samtidig er det viktig å se på gjenvinning av andre metaller enn litium. Om noen år kan helt andre metaller være i bruk i bilbatterier enn nå, påpeker postdoktoren.

Del av global satsing på ren energi

• Litiumionbatterier som gir energi til elektriske motorer inneholder verdifulle materialer som litium, kobolt, nikkel, kobber, aluminium, grafitt og spesielle fluoridsalter.
  
• Prosjektet LIBRES: Battery recycling in a circular economy handler om å gjenvinne disse materialene.
• Les mer om prosjektet på nettsidene til Mission Innovation (MI), et globalt initiativ fra 24 land og EU-kommisjonen for innovasjon innen ren energi.

Artikkelen er produsert og finansiert av NTNU

NTNU er én av 77 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Fikk du med deg disse artiklene fra NTNU?

Havvind: – Må redusere oljeaktiviteten for å skape ny industri

Flytende solcelleøyer kan lage drivstoff av CO2

Ny metode for å lagre sol og vind