Elektrikli araçların yaygınlaşmasıyla birlikte önümüzdeki yıllarda atık lityum iyon bataryaların sayısının hızla artması beklenirken, Wisconsin–Milwaukee Üniversitesi’nden araştırmacılar bu atıkları tarım için değerli bir kaynağa dönüştürebilecek yeni bir yöntem geliştirdi. Ekip, özellikle elektrikli otomobillerin, dağıtım araçlarının ve elektrikli otobüslerin yaklaşık 10 yıllık kullanım ömrünün ardından devreden çıkan lityum demir fosfat (LFP) bataryalarını gübre üretiminde değerlendirmeyi hedefliyor.
BATARYALARDAN HEM LİTYUM HEM DE GÜBRE ELDE EDİLEBİLİYOR
Biyomedikal Mühendisliği Bölüm Başkanı Dr. Deyang Qu liderliğindeki ekip, uzun yıllardır su arıtma gibi alanlarda kullanılan “iyon değişimi” yönteminden yararlanıyor. Araştırmada, kullanılmış LFP bataryaların çözündürülmesiyle elde edilen çözeltideki lityum iyonları, özel iyon değişim reçineleri tarafından tutulurken yerlerine potasyum iyonları geçiyor. Ekip, bu süreçte hem güçlü asidik katyon reçinelerini hem de potasyum formundaki (K-form) reçineleri test ederken, gübre üretimine uygunluğu nedeniyle K-form reçinenin daha avantajlı sonuç verdiğini belirtiyor.
Kullanılmış LFP bataryalardan elde edilen çözeltideki lityum iyonları, iyon değişim reçinesi tarafından tutulurken yerlerine potasyum iyonları geçiyor. Bu sayede bataryalardaki lityumun yüzde 90’dan fazlası verimli bir şekilde geri kazanılabiliyor.
Lityum ayrıldıktan sonra fosfor bakımından zengin kalan çözelti ise potasyum ve azot gibi bitki besin elementleriyle zenginleştirilerek gübre üretiminde değerlendirilebiliyor. Böylece tek bir geri dönüşüm süreci hem yeni bataryalarda yeniden kullanılabilecek lityumun geri kazanılmasını hem de tarımsal gübre üretiminde kullanılabilecek bir hammadde elde edilmesini sağlıyor. Araştırmacılar, iyon değişimi ve reçinenin yeniden kullanılabilir hale getirilmesi işlemlerinin yaklaşık 20 dakika içinde dengeye ulaştığını, bunun da yöntemin endüstriyel ölçekte uygulanabilecek kadar verimli olduğunu gösterdiğini belirtiyor.
“BATARYALARI GERİ DÖNÜŞTÜRÜRKEN YALNIZCA ELEKTRONİK SEKTÖRÜNE HAMMADDE KAZANDIRMAYA ODAKLANILMAMALI”
Araştırmacılara göre mevcut batarya geri dönüşüm yöntemleri hem maliyetli hem de ekonomik açıdan yeterince cazip değil. Bunun başlıca nedeni, LFP bataryalardan geri kazanılan demir ve fosfat gibi malzemelerin piyasa değerinin düşük olması ve geri dönüşüm maliyetinin çoğu zaman elde edilen ekonomik değeri aşması. Dr. Deyang Qu, bu nedenle yalnızca elektronik sektörüne hammadde kazandırmaya odaklanmak yerine, batarya bileşenlerini tarımda değerlendirerek geri dönüşüme ekonomik açıdan daha sürdürülebilir bir yaklaşım geliştirmeyi hedeflediklerini söylüyor.
Araştırmacılar, bir dönümlük (yaklaşık bir acre) domates tarlasında denemeler yapmayı ve başarılı sonuçlar elde edilmesi halinde yöntemi büyük gübre üreticilerine sunarak endüstriyel ölçekte üretime geçmeyi planlıyor.
GELENEKSEL GÜBRELERLE KARŞILAŞTIRMALI TARLA TESTLERİ GERÇEKLEŞTİRİLECEK
Araştırmanın laboratuvar ölçeğindeki doğrulama çalışmaları, Wisconsin–Milwaukee Üniversitesi’nin Discovery and Innovation Grant programı ile ABD Tarım Bakanlığı Tarımsal Araştırma Servisi’nin (USDA Agricultural Research Service) desteğiyle tamamlandı. Bir sonraki aşamada daha büyük miktarlarda gübre üretilerek geleneksel gübrelerle karşılaştırmalı tarla testleri gerçekleştirilecek.
Araştırmacılar, bir dönümlük (yaklaşık bir acre) domates tarlasında denemeler yapmayı ve başarılı sonuçlar elde edilmesi halinde yöntemi büyük gübre üreticilerine sunarak endüstriyel ölçekte üretime geçmeyi planlıyor.
Dr. Qu’ya göre bu yaklaşım yalnızca batarya atıklarını azaltmakla kalmayacak, aynı zamanda ithal gübre hammaddelerine olan bağımlılığı da düşürebilir.
Hammaddelerin yeniden çıkarılması ve taşınması gerekmeyeceği için gübre üretiminin daha düşük enerjiyle gerçekleştirilebileceği belirtilirken, Wisconsin’in güçlü üretim ve tarım altyapısı sayesinde bu alanda yeni yeşil teknoloji istihdamı oluşturma potansiyeline de sahip olduğu ifade ediliyor.
