Dr hab. inż. Anna Siekierka z Wydziału Chemicznego Politechniki Wrocławskiej otrzymała prestiżowy grant ERC Starting Grant w wysokości 1,5 miliona euro na projekt ReHeal4waste. To dopiero drugi taki grant w historii uczelni, wybrany spośród ponad 4 tysięcy wniosków z całej Europy. Projekt ma na celu opracowanie nowatorskich metod odzysku cennych surowców z roztworów ze zużytych baterii przy jednoczesnym odzysku energii i produkcji wodoru.
Pierwszym laureatem ERC Starting Grant na Politechnice Wrocławskiej był w 2023 roku dr inż. Łukasz Sterczewski z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów. Grant ERC Starting Grant adresowany jest do młodych naukowców od 2 do 7 lat po doktoracie z wyróżniającym dorobkiem i ambitnym projektem naukowym.
Membrany kationowymienne kluczem do separacji metali
Sednem projektu będą membrany kationowymienne – cienkie, polimerowe struktury umożliwiające precyzyjną selekcję jonów metali z wieloskładnikowych roztworów. Zespół prof. Siekierki opracuje membrany transportujące tylko kationy konkretnych metali, takich jak kobalt, nikiel czy mangan, separując je z roztworu ze zużytych baterii. Membrany będą wielokrotnego użytku z żywotnością od 2 do 5 lat.
Badacze skonstruują stos membranowy wykorzystujący odwróconą elektrodializę (reverse electrodialysis – RED) do generowania energii potrzebnej do zasilania procesu. Energia powstanie z różnicy potencjałów elektrycznych między elektrodami podczas mieszania roztworów o różnym zasoleniu. Dodatkowym efektem będzie produkcja wodoru i tlenu.
Strategiczne surowce krytyczne z baterii
Roztwory po przeróbce hydrometalurgicznej zużytych baterii zawierają mieszaninę kationów metali strategicznych, takich jak lit, kobalt, nikiel, mangan, miedź czy żelazo. Według analiz Transport & Environment z grudnia 2024 roku, recykling zużytych baterii oraz odpadów z europejskich fabryk mógłby do 2030 roku pokryć 14% zapotrzebowania na lit, 16% na nikiel, 17% na mangan i 25% na kobalt.
„W jednej baterii znajduje się od 5 do 7% litu, podczas gdy w solankach występuje on jedynie w ułamkach procenta” – wyjaśnia prof. Siekierka. Oddzielenie poszczególnych kationów jest procesem skomplikowanym, ale opłacalnym ze względu na dużą zawartość cennych pierwiastków oraz konieczność poszukiwania alternatywy dla tradycyjnego wydobycia.
Pięcioletni projekt z potencjałem komercjalizacji
Projekt potrwa 5 lat i obejmie opracowanie struktury membran, badania nad selektywnością i trwałością, modelowanie przepływów oraz przygotowanie procedur do komercjalizacji. Prof. Siekierka zatrudni chemika i fizyka organika, a projekt stworzy możliwości realizacji rozpraw doktorskich.
Efektem badań będzie opracowana procedura separacji kationów metalu, biblioteka informacji o związkach do produkcji membran oraz szczegółowe dane umożliwiające dalsze badania zmierzające do komercjalizacji. Prof. Siekierka, specjalistka w dziedzinie procesów elektromembranowych, znalazła się w 2024 roku w prestiżowym zestawieniu TOP2% Scientist Uniwersytetu Stanforda w kategoriach Engineering, Chemical Engineering i Environmental Science.
Przyszłość recyklingu w gospodarce cyrkularnej
Projekt ReHeal4waste wpisuje się w strategię gospodarki cyrkularnej, traktując zużyte baterie nie jako odpad, ale jako cenne źródło surowców strategicznych. W kontekście dynamicznego wzrostu produkcji pojazdów elektrycznych, innowacyjne technologie recyklingu baterii stają się kluczowe dla bezpieczeństwa surowcowego Europy oraz redukcji zależności od importu metali krytycznych. Połączenie odzysku cennych materiałów z produkcją wodoru jako paliwa przyszłości czyni ten projekt szczególnie istotnym dla transformacji energetycznej.
