VÝZKUM A VÝVOJ
drahé nebo škodlivé chemikálie, protože výzkum- níci používají kyselinu šťavelovou - organickou kyselinu, běžně se vyskytující v rostlinné říši, např. v rebarboře či špenátu. „ Dosud se nikomu nepodařilo najít přesně ty správné podmínky pro separaci takového množ- ství lithia pomocí kyseliny šťavelové a zároveň odstranit veškerý hliník. Protože všechny baterie obsahují hliník, musíme být schopni ho odstranit, aniž bychom ztratili ostatní kovy, “ říká Léa Rou- quette, doktorandka na katedře chemie a che- mického inženýrství na Chalmersově univerzitě. Rouquette a vedoucí výzkumu Martina Petraní- ková ukazují v laboratoři Chalmersovy univerzity na recyklaci baterií, jak nová metoda funguje. V laboratoři mají použité články autobaterií v digestoři jejich rozemletý obsah v podobě jemně mletého černého prášku rozpuštěného v kyselině šťavelové. Rouquette vyrábí prášek i kapalinu v něčem, co připomíná kuchyňský mixér. Ačkoli to vypadá stejně jednoduše jako va- ření kávy, přesný postup je unikátním a nedávno publikovaným vědeckým objevem. Přesným vy- laděním teploty, koncentrace a času přišli vědci na pozoruhodný nový recept na využití kyseliny šťavelové. „ Potřebujeme využívat alternativy k anorganic- kým chemikáliím. Jednou z největších překážek v dnešních procesech je odstraňování zbytko- vých materiálů, jako je hliník. Jedná se o inova- tivní metodu, která může recyklačnímu průmyslu nabídnout nové alternativy a pomoci tak vyřešit problémy, které brání rozvoji, “ říká Martina Petra- niková, docentka na katedře chemie a chemic- kého inženýrství na Chalmersově univerzitě. Obrací pořadí a zabraňuje ztrátám Metoda recyklace na vodní bázi se nazývá hydrometalurgie. Při tradiční hydrometalurgii se všechny kovy v bateriovém článku EV rozpouš- tějí v anorganické kyselině. Poté se odstraní „ne- čistoty“, jako je hliník a měď. Nakonec můžete odděleně získat cenné kovy, jako je kobalt, nikl, mangan a lithium. I když je množství zbytkového hliníku a mědi malé, vyžaduje to několik čisticích kroků a každý krok tohoto procesu může způso- bit ztrátu lithia. U nové metody vědci toto pořadí obracejí a získávají nejprve lithium a hliník. Mo- hou tak snížit plýtvání cennými kovy potřebnými k výrobě nových baterií. Druhá část procesu, kdy se černá směs filtruje, také připomíná vaření kávy. Zatímco hliník a lithium se rozpustí v kapalině, ostatní kovy zůstanou v tu- hém skupenství. Dalším krokem procesu je od- dělení hliníku a lithia. „ Vzhledem k tomu, že kovy mají velmi od- lišné vlastnosti, nemyslíme si, že by bylo složité je oddělit. Naše metoda představuje novou slibnou cestu pro recyklaci baterií, způsob, který si roz- hodně zaslouží další zkoumání, “ říká Rouquette. „ Vzhledem k tomu, že metodu lze provozovat ve větším měřítku, doufáme, že v blízké době bude moci být použita v průmyslu, “ říká Petra- níková. Výzkumná skupina Petranikové se již řadu let zabývá špičkovým výzkumem v oblasti recyklace kovů obsažených v lithium-iontových bateriích. Skupina spolupracuje s různými společnostmi na vývoji recyklace baterií pro elektromobily a je partnerem velkých výzkumných a vývojových projektů, jako je projekt Nybat společností Volvo Cars a Northvolt . » https://www.chalmers.se/en/current/news/k- -new-recipe-for-efficient-environmentally-frien- dly-battery-recycling/
ZACHYCOVÁNÍ UHLÍKU PŘI POKOJOVÉ TEPLOTĚ Nový systém zachycování uhlíku dokáže jedno- duše zachytit a uvolnit oxid uhličitý (CO 2 ), tvrdí jeho tvůrci. Funguje při pokojové teplotě a údaj- ně spotřebuje méně energie než běžné systémy. O systému založeném na elektrochemickém článku informoval časopis ACS Central Science Americké chemické společnosti . Mnoho průmyslových odvětví se obrací k elek- trifikaci, aby pomohla omezit emise uhlíku, ale tato technika není aplikovatelná na všechna od- větví. CO 2 je například vedlejším produktem ně- kolika fází výroby cementu a je tak významným příspěvkem k nežádoucím emisím uhlíku. Přebytečný plyn lze zachytit pomocí technologií zachycování uhlíku, které se obvykle spoléhají na aminy, jež pomáhají „odstraňovat“ znečišťující látku tím, že se na ni chemicky váží. Technologie však vyžaduje také velké množství energie, tepla a průmyslové zařízení, které může při tomto pro- cesu spálit ještě více fosilních paliv. Podle Fang-Yu Kuoa, Sung Eun Jernga a Be- tara Gallanta z Institution of Mechanical Engi- neers by se místo toho mohlo zachycování uh- líku odehrávat prostřednictvím elektrochemic- kých článků poháněných obnovitelnou energií. Výzkumníci se rozhodli vyvinout elektrochemický článek, který by mohl snadno a reverzibilně za- chycovat CO 2 s minimálním vstupem energie. Tým nejprve vyvinul elektrochemický článek, který dokáže zachytit a uvolnit uvolněný uhlík „swingováním“ kladně nabitých kationtů, přes ka- palný amin rozpuštěný v dimetylsulfoxidu. Když se článek vybije, silný Lewisův kationt interaguje s kyselinou karbamovou, uvolní CO 2 a vznikne karbamát aminu. Jakmile se proces obrátí a člá- nek se nabije, kation se uvolní a článek může za- chycovat CO 2 a reformovat kyselinu karbamovou. Výzkumníci optimalizovali proces iontového swingování pomocí kombinace draselných a zi- nečnatých iontů. V prototypu článku použili tyto dva ionty jako základ katody a anody. „ Náš člá- nek vyžadoval méně energie než jiné články za- ložené na teple a v prvních experimentech byl schopen jim konkurovat “, uvádí výzkumné pro- hlášení. Vědci testovali také dlouhodobou stabilitu za- řízení a zjistili, že po několika cyklech nabíjení a vybíjení se zachovalo téměř 95 % původní ka- pacity. „ Tato práce ukazuje, že elektrochemická alternativa je možná a mohla by přispět k tomu, aby se technologie kontinuálního zachycování a uvolňování CO 2 staly praktičtějšími pro průmy- slové aplikace, “ shrnují výzkumníci. » www.imeche.org/news/news-article/room-tem- perature-carbon-capture-cell-uses-less-energy- -than-conventional-systems
HODNOCENÍ TOXICITY MIKRO- A NANOPLASTŮ PRO EKOSYSTÉMY Pro většinu znečišťujících látek existují stan- dardní protokoly pro hodnocení rizik pro ekosys- témy. Navzdory rostoucím obavám ze škodlivých účinků mikroplastů a nanoplastů (MNP) dosud neexistují harmonizované pokyny pro testo- vání jejich ekotoxicity. Mezinárodní výzkumný tým z Leibnizova institutu pro ekologii sladkých vod a vnitrozemské rybářství (IGB) nyní vypracoval protokoly pro hodnocení toxicity těchto látek v půdě a vodních ekosystémech. Studie ekotoxicity se obvykle provádějí podle zavedených protokolů pomocí expozičních testů, při nichž jsou organismy vystaveny různým lát- kám za podmínek, které co nejvěrněji napodobují podmínky v životním prostředí. Nedostatky předchozích metod hodnocení Předchozí studie ekotoxicity mikroplastů a na- noplastů používaly jako model MNP komerčně dostupné sférické částice, avšak v přírodě se plastové částice vyskytují v různých tvarech, ve- likostech a chemickém složení. „ Každá z těchto vlastností může ovlivnit jejich dynamické chování a toxikologii a měla by být zohledněna při prová- dění ekotoxikologických experimentů za účelem posouzení jejich rizikovosti, “ uvedl Fazel A. Mo- nikh, hlavní autor studie a v současnosti vědecký pracovník IGB v Neuglobsowě. Kromě toho se v současné době pro hodno- cení ekotoxicity MNP používají protokoly vyvinuté pro chemické látky, které se rozpouštějí nebo tvoří stabilní disperze. Plastové částice se však nerozpouštějí a v kapalině, ve které plavou, vyka- zují dynamické chování. Výzkumný protokol zohledňuje specifické vlastnosti MNP V časopise Nature Protocols vědci popisují ex- poziční protokoly pro půdu a vodní ekosystémy, které zohledňují specifické vlastnosti částic MNP a jejich dynamické chování v expozičních systé- mech. Představují také metodu přípravy standar- dizovanějších mikročástic a nanočástic pro expe- rimenty. Protokol byl vyvinut pro testování toxicity MNP částic v kontrolovaných podmínkách (tj. v laboratoři nebo v mezo- či makrokosmu) a není vhodný pro sledování v terénních podmínkách. „ Nový protokol je důležitým základem pro vý- zkumné pracovníky v ekotoxikologii, aby pocho- pili vztah mezi dávkou a odezvou po vystavení organismů MNP, ale také pro průmysl, aby mohl vyvíjet bezpečnější plasty a provádět testy toxi- city plastů a splnit regulační požadavky, “ uvedl Fazel A. Monikh při výčtu mnoha zamýšlených aplikací. Menší nutně neznamená méně toxický Protokoly rovněž zohledňují rozdíly mezi mi- kroplasty a nanoplasty. Nanoplasty jsou svou velikostí a tvarem podobné velkým proteinům. Chovají se proto jinak než jejich mikroplastové protějšky a mohou být schopny pronikat do bu- něk. Kromě toho je větší část molekul v nanoplas- tech navázána na povrch částic, což může zvýšit interakce s buněčnými složkami. „ Při provádění testů toxicity těchto částic je proto důležité mít na zřeteli rozdíly mezi mikroplasty a nanoplasty, “ uvedl Hans Peter Grossart, výzkumný pracovník IGB a spoluautor studie. » https://www.igb-berlin.de/en/research » https://www.igb-berlin.de/en/news/assessing- -toxicity-micro-and-nanoplastics-ecosystems
NOVÝ RECEPT NA EFEKTIVNÍ A EKOLOGICKOU RECYKLACI BATERIÍ
Výzkumníci z Chalmersovy technické uni- verzity ve Švédsku představují nový a účinný způsob recyklace kovů z vyřazených baterií z elektromobilů. Metoda umožňuje získat zpět 100 % hliníku a 98 % lithia. Zároveň se minimalizují ztráty dalších cenných surovin, jako je nikl, kobalt a mangan. K procesu nejsou zapotřebí žádné
44
CHEMAGAZÍN • 6 / XXXIII (2023)
Made with FlippingBook Digital Publishing Software