Daur Ulang Baterai yang Ramah Lingkungan

Peneliti sudah menguji solusi larutan eutektik (campuran senyawa kimia) sebagai elektrolit dalam superkapasitor suhu tinggi untuk menghasilkan bahan baterai daur ulang yang ramah lingkungan.

Baterai yang saat ini berbahan material kimia non ramah lingkungan bisa didaur ulang menjadi lebih hijau. Para ilmuwan di Rice University, Houston, Amerika Serikat, berhasil menunjukkan solusi yang ramah lingkungan untuk menghilangkan logam kobalt dan lithium dari baterai lithium-ion bekas dengan pelarut eutektik.

Peneliti Pulickel Ajayan dari Rich, menggunakan pelarut eutektik yang ramah lingkungan. Mterial ini untuk mengekstraksi unsur-unsur berharga dari logam oksida yang biasa digunakan sebagai katoda dalam baterai lithium-ion.

Tujuannya, adalah untuk mengurangi penggunaan proses yang susah dalam mendaur ulang baterai. Teknologi ini juga untuk menjaga limbah keluar dari tempat pembuangan sampah tanpa bisa dimanfaatkan apa-apa.

"Limbah baterai isi ulang, terutama dari baterai lithium-ion, akan menjadi tantangan lingkungan yang semakin mengancam di masa depan karena permintaan penggunaan yang tinggi pada kendaraan listrik dan gadget lainnya yang terus meningkat secara dramatis," kata Ajayan.

Dengan kondisi tersebut, menurut Ajayan, penting untuk memulihkan logam strategis seperti kobalt yang terbatas pasokannya dan sangat penting untuk kinerja perangkat penyimpanan energi tersebut.

"Sesuatu yang dapat dipelajari dari situasi kita sekarang ini dengan plastik adalah bahwa ini adalah waktu yang tepat untuk kita memiliki strategi yang komprehensif untuk mendaur ulang volume limbah baterai yang terus bertambah," tambah Ajayan.

Sebelumnya, Kimmai Tran, mahasiswa pascasarjana Rice dan penulis utama makalah ini telah mencoba dengan asam. "Mereka efektif, tetapi korosif dan tidak ramah lingkungan. Secara keseluruhan, daur ulang baterai lithium-ion biasanya mahal dan berisiko bagi pekerja," kata Tran.

Proses lain juga memiliki kelemahan. Pyrometalurgi melibatkan penghancuran dan pencampuran pada suhu yang ekstrem serta asap yang berbahaya.

Hidrometalurgi membutuhkan bahan kimia kaustik, sedangkan pelarut "hijau" lainnya yang mengekstraksi ion logam sering membutuhkan agen tambahan atau proses suhu tinggi.

"Hal yang menyenangkan tentang pelarut eutektik adalah ia dapat melarutkan berbagai macam oksida logam," kata Tran. "Ini benar-benar terbuat dari aditif pakan ayam dan prekursor plastik umumnya yang saat dicampur bersama pada suhu kamar, membentuk solusi yang jelas dan relatif tidak beracun yang memiliki sifat pelarut yang efektif," tambah Tran

Pelarut eutektik adalah campuran dua atau lebih senyawa yang membeku pada suhu yang jauh lebih rendah dari masing-masing prekursornya. Dengan cara itu, seseorang benar-benar dapat memperoleh cairan dari kombinasi padatan sederhana.

"Depresi besar titik beku dan leleh disebabkan oleh ikatan hidrogen yang terbentuk antara berbagai bahan kimia," kata Tran. "Dengan memilih prekursor yang tepat, pelarut 'hijau' yang murah dengan sifat menarik dapat dibuat," tambah Tran.

Ketika Tran bergabung, tim Rice ini sudah menguji solusi eutektik sebagai elektrolit dalam superkapasitor suhu tinggi generasi berikutnya. "Kami mencoba menggunakannya dalam supercapacitors oksida logam, dan itu melarutkan mereka," kata ilmuwan riset Rice lainnya Babu Ganguli. "Warna solusinya akan berubah," tambah Ganguli.

Para peneliti membuat prototipe baterai kecil dan mengayuhnya 300 kali sebelum mengekspos elektroda ke kondisi yang sama. Pelarut terbukti mahir dalam melarutkan kobalt dan lithium sambil memisahkan oksida logam dari senyawa lain yang ada dalam elektroda.

Mereka menemukan bahwa kobalt dapat dipulihkan dari larutan eutektik melalui presipitasi atau bahkan dilapisi ke baja karena metode terakhir ini berpotensi memungkinkan pelarut eutektik yang dalam digunakan kembali.

"Kami fokus pada kobalt," kata Marco Rodrigues peneliti di Argonne National Laboratory. Dari sudut pandang sumber daya, ini adalah bagian yang paling kritis. Baterai di ponsel Anda pasti akan memiliki banyak.

" Lithium juga sangat berharga, tetapi kobalt tidak hanya langka secara lingkungan tetapi juga, dari sudut pandang sosial, sulit diperoleh," kata Rodrigues.

Berbagai riset memang terus dilakukan untuk meningkatkan teknologi daur ulang baterai Li-ion. Teknologi ini disebut-sebut relatif baru, dan ada banyak optimasi yang perlu dilakukan, seperti mengeksplorasi pelarut eutektik.

"Kami benar-benar percaya pada potensi cara yang lebih hijau. Keberlanjutan adalah jantung dari pekerjaan yang saya lakukan dan apa yang ingin saya lakukan selama sisa karir saya," tegas Tran.nik/berbagai sumber/E-6