S rastúcim tlakom na znižovanie emisií skleníkových plynov sa v popredí záujmu ocitá niklový priemysel, ktorý je kľúčovým článkom v reťazci výroby batérií pre elektromobily a obnoviteľné zdroje energie. Výroba niklu však doteraz patrila medzi vysoko znečisťujúce procesy. Každá vyprodukovaná tona niklu znamenal približne 20 ton CO₂ vypustených do atmosféry.

Tím vedcov z inštitútu Max Plancka pre udržateľné materiály (MPI-SusMat) teraz predstavil technologický proces využívajúci vodíkovú plazmu, ktorý umožňuje extrakciu niklu bez uhlíkovej stopy a znižuje emisie až o 84 %. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Jednokroková extrakcia niklu pomocou vodíkovej plazmy

„Ak budeme naďalej vyrábať nikel tradičným spôsobom a používať ho pre elektrifikáciu, len presúvame problém namiesto toho, aby sme ho riešili,“ hovorí hlavný autor štúdie publikovanej v žurnále Nature Ubaid Manzoor.

Manzoor spolu so svojím tímom vyvinul metódu, pri ktorej sa nikel získava z nízkokvalitných rúd v jedinom kroku pomocou vodíkovej plazmy v elektrickej oblúkovej peci. Táto technológia nielenže eliminuje potrebu uhlíka, ale je aj energeticky efektívnejšia – až o 18 %, najmä pri použití zelenej elektriny a obnoviteľného vodíka.

Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien GmbH

Tradičný proces výroby niklu zahŕňa niekoľko energeticky náročných fáz, ako je kalcinácia, tavenie, redukcia a rafinácia, pričom každá z nich zvyšuje uhlíkovú stopu. Nová technológia nielenže tieto fázy zjednodušuje do jedného kroku, ale zároveň umožňuje využívať rudy, ktoré boli doteraz považované za nevhodné na spracovanie. V tomto prípade ide už o spomínané nízkokvalitné rudy, ktoré predstavujú až 60 % svetových zásob niklu.

Podľa jedného z autorov štúdie, Isnaldiho Souzu Filha je kľúčom k úspechu presná kontrola teplôt a reakčných podmienok, ktorá umožňuje rozklad zložitých minerálnych štruktúr bez potreby katalyzátorov.

Lacnejšie, čistejšie, rýchlejšie

Okrem environmentálnych výhod prináša nová metóda aj významné ekonomické prínosy. Vďaka spracovaniu menej kvalitných, ale bežnejších rúd sa znižujú náklady na ťažbu a zároveň sa obmedzuje závislosť na drahých ložiskách s vysokým obsahom niklu. Výskumný tím už pracuje na škálovaní technológie pre priemyselné využitie.

Battery pre-assembly in the Transparent Factory Dresden.

„Redukcia prebieha iba na reakčnom rozhraní, nie v celom objeme taveniny,“ vysvetľuje Manzoor. Na zabezpečenie kontinuálneho kontaktu s reakčným rozhraním navrhuje implementáciu krátkych oblúkov s vysokými prúdmi, magnetické miešanie taveniny alebo vstrekovanie plynov. Všetko sú to pritom už bežné postupy v moderných peciach, čo výrazne zvyšuje praktickú uskutočniteľnosť tejto prelomovej technológie.

Čítajte viac z kategórie: Ekológia