Metal Recovery av Crystallizashion
- Diarienummer
- UKR22-0082
- Projektledare
- Rolik, Iryna
- Start- och slutdatum
- 230101-241231
- Beviljat belopp
- 1 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- KTH - Royal Institute of Technology
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Elektrifiering är av central betydelse för att minska koldioxidutsläppen i vårt energisystem. När batterier, elmotorer och generatorer ersätter fossilt bränsle, blir vårt samhälle beroende av en ökande mängd kritiska material. Detta kräver en aldrig tidigare skådad ansträngning för att skapa tekniker för metallåtervinning för att säkerställa metallcirkularitet och ett hållbart energisystem. Kristallisation tillämpas för att framställa metallsalter av hög renhet och högt ekonomiskt och strategiskt värde, lämpliga som råmaterial vid produktion av material för nya enheter (tex. katodmaterial och magneter). Förträngningskristallisation är en lovande väg för att säkerställa högkvalitativa kristaller vad gäller renhet, morfologi och kristallstorleksfördelning. Det är dock en ung teknik för framställning av metallsalter och flera kunskapsluckor kvarstår. I synnerhet är modellering av kärnbildning och kristalltillväxt ännu inte tillgänglig. Detta begränsar möjligheterna till uppskalning. Detta projekt fokuserar på att utveckla kunskap inom kristallisation av metallsalter för att ge ingenjörer nya verktyg för att möjliggöra cirkulära flöden av kritiska material. Vi kommer att använda KTHs resursåtervinningslab. för att studera kristallisation av metallsalter med relevans för industrin och elektrifiering av samhället. Projektet kommer att leverera nya data och en kinetisk modell som kommer att möjliggöra uppskalning av processer och säkra en hållbar försörjning av strategiska material.
Populärvetenskaplig beskrivning
Sverige har satt upp ett ambitiöst mål: att vara koldioxidneutral till 2035 och därefter vara klimatpositiv. En viktig möjliggörare är elektrifiering av transporter och industrin. Den stora flaskhalsen i detta scenario är tillgången på nyckelmetaller som behövs för att tillverka dessa enheter. Batterier kräver till exempel litium, kobolt och nickel. Generatorer som används i vindturbiner eller kärnkraftverk/termiska kraftverk samt elmotorer använder ofta permanentmagneter – därav neodymium. Dessa metaller är avgörande för omvandlingen av energisystemet och identifierades (bland annat) som kritiska råvaror av Europeiska unionen. Traditionell (linjär) tillgång av dessa metaller begränsas av storleken på befintliga gruvor och tidigare investeringar och även av geopolitik. Nuvarande gruvor drivs ofta av olja vilket inte förespråkar en väsentlig ökning av gruvdrift. Alla dessa argument kräver att man skapar ett cirkulärt flöde av kritiska metaller för att begränsa behovet av gruvdrift och hantera avfall på ett hållbart sätt. En praktisk konsekvens är att de megafabriker som planeras för att producera elektrifieringsrelaterade enheter bör kompletteras med megaåtervinningsfabriker för att möjliggöra ett verkligt cirkulärt materialflöde, tex Re:volt-anläggningen av Northvolt i Sverige. Dessa nya processer ska producera högkvalitativt material, med andra ord utvinna resurser från avfall och leverera en "färdig att använda" produkt. Den hydrometallurgiska vägen är ett attraktivt men ungt alternativ. Detta kräver att man undersöker förträngningskristallisation av kritiskt material i detalj och ta fram kinetiska modeller för att kunna dimensionera reaktorer sant förutse renhet av kristaller. Att fylla dessa kunskapsluckor kommer att göra det möjligt för ingenjörer att skapa en ny generation av återvinningsprocesser för att skapa ett verkligt cirkulärt materialflöde för hantering av elektrisk utrustning. Detta projekt syftar till detta. Vi kommer att undersöka detaljerna i kristallisationsprocessen för att förstå hur man maximerar återvinningsgraden och säkerställer en produkt med hög renhet. Vi kommer också att tillhandahålla modelleringsverktyg som ger ingenjörer möjlighet att skapa framtida hållbara återvinningsprocesser och möjliggöra verkligt cirkulära materialflöden. Tillsammans kommer vi att etablera Sverige som en pionjär och ledare för storskalig återvinning av elektrisk utrustning och säkra en säker och hållbar källa till kritiskt material.