Olivine es una roca bastante moda. De color marrón oliva a verde amarillo, se cree que este mineral duro pero frágil es el más abundante en el manto superior de la Tierra. Químicamente, la olivina es silicato de hierro de magnesio, aunque también contiene otros elementos. Económicamente, está cerca de inútil. Su limitada utilidad industrial se extiende a piedras preciosas, metalurgia, cerámica y ocasionalmente, como grava para la construcción de carreteras. En algunos sitios mineros, Olivine es un producto de desecho, almacenado en pilas en la superficie. Ciertamente no es una opción obvia como fuente de materiales de batería. Pero así es exactamente como lo ve un grupo de ingenieros de Nueva Zelanda. Aspiring Materials, con sede en Christchurch, ha desarrollado un proceso químico patentado que produce múltiples minerales valiosos de Olivine, sin dejar ningún desperdicio dañino. Quizás lo más interesante para el sector energético es el más raramente de sus productos: hidróxido de níquel-marganeso-cobalto de origen de origen que se requiere cada vez más para la producción de baterías de iones de litio. Una esquina del piso principal está dominada por un gran tanque de acero inoxidable, que está conectado a una serie de tanques más pequeños dispuestos en una línea escalonada. «Además de nuestro sistema de electrólisis, el hardware es más típico de las plantas lácteas», dice Colum Rice, director comercial de Aspiring. «El proceso es elegante pero no enormemente complicado. Nuestros aportes son roca, agua y energía renovable, y nuestros productos vienen sin emisiones de CO2». La roca es olivina «harina»; Un polvo fino y gris verde que es un subproducto no deseado de la producción de arena refractaria. Esto es transportado por el transportador de tornillo al tanque más grande, donde se combina con ácido sulfúrico. Este paso de liquidación de ácidos «lo transforma en una especie de sopa elemental», dice Megan Danczyk, ingeniera química principal de Aspiring. A partir de ahí, pasa por los vasos de la cadena de reacción, donde a través de la adición de soda cáustica y un manejo cuidadoso del tamaño y la temperatura de partículas, se pueden extraer individualmente tres productos. Megan Danczyk, ingeniero químico principal de los aspirantes a materiales, posee una cucharada de hidróxido de magnesio. Minerales aspirantes El 50 por ciento de lo que el proceso hace es sílice que puede ser un reemplazo parcial para el cemento de Portland, la variedad más común de cemento en el mundo. Alrededor del 40 por ciento es un producto de magnesio adecuado para su uso en secuestro de carbono, tratamiento de aguas residuales y fabricación de aleaciones, entre otras cosas. El 10 por ciento final es un producto de metal mixto: hierro combinado con pequeñas cantidades de un hidróxido de níquel-manganeso-cobalto. La industria de la batería lo llama NMC, y es el material de referencia para aplicaciones de alta potencia. Danczyk explica que al final del proceso de extracción, solo se quedan con una salmuera salada. «Esto va a un electrolizador, que recicla y regenera el ácido que usamos para la digestión y la base que usamos para separar los productos. Es un circuito cerrado. Estamos usando toda la roca, y lo estamos procesando a baja temperatura y presión ambiente». En este momento, aspirante a cada separación consecutiva, o como lo dice Rice, «Silica, ROCOAD, NMC, Relgoad, Magnesium». » El plan es agregar dos cadenas de reacción más en paralelo, de modo que el proceso puede funcionar continuamente, acortando el tiempo de ejecución de tres días a uno. Materiales de NMC en la fabricación de baterías y los materiales ya se utilizan ampliamente en la fabricación de baterías; Por lo general, formando el cátodo en baterías de iones de litio de alta densidad de energía, o para aquellos sistemas eléctricos que necesitan ser ciclados con frecuencia, como herramientas eléctricas, almacenamiento de energía a gran escala y vehículos eléctricos. «Lo que hemos podido producir aquí coincide con las especificaciones de lo que se usa actualmente en el espacio de la batería», dice Danczyk.Today, la mayoría de los materiales NMC industrialmente relevantes se realizan combinando sales de sus tres ingredientes principales, y cada uno de los que aparecen regularmente en listas de minerales críticos debido a su creciente importancia en nuestro mundo moderno. El desafío con minerales críticos es acceder a ellos. La mayor parte del níquel del planeta se obtiene y se refina en Indonesia. Sudáfrica tiene las reservas de manganeso más grandes del mundo, pero las exportan casi todo a China para su procesamiento. Para Cobalt, el mayor productor es la República Democrática del Congo, pero nuevamente, se refina en China. Las preocupaciones sobre el monopolio del suministro, la inestabilidad geopolítica, las violaciones de los derechos humanos y el daño ambiental en estas regiones han sido ampliamente documentados. Mientras que el hidróxido de NMC representa la fracción más pequeña (aproximadamente el 1 por ciento) de los resultados de Aspiring, aún podría hacer mella en las cadenas de suministro futuras para los materiales de la batería. Como Jim Goddin, que se sentó en el comité de expertos del gobierno del Reino Unido que desarrolló la estrategia de minerales críticas del país en 2023, explica el enfoque para obtener suministros de estos materiales. Reutilización ”. Aspiring no es la única compañía que busca extraer más valor de los materiales ya minados. La compañía canadiense Atlas Materials está comercializando actualmente un proceso de circuito cerrado similar que produce un conjunto similar de productos, pero el punto de partida difiere, en lugar de Olivine, se centra en serpentina. «Entendí que es el de estas dos materias primas, Olivine es en realidad el más difícil de ácido de Leach», dice Fei Wang, profesor asistente de Université Laval en la ciudad de Quebec. «Eso significa que necesita una entrada de energía más alta y consumirá el ácido más rápidamente». La investigación de Wang también se centra en la extracción hidrometalúrgica de metales críticos, pero no está involucrado con Atlas o aspirantes. «No hay duda de que la tecnología de Aspiring es interesante y representa un paso adelante en progreso, pero tengo algunas preocupaciones en torno a la economía de la misma», agrega. Para Goddin, la conversación debería ser más amplia que eso. «Desde una perspectiva europea, las cosas están cambiando hacia una producción más limpia y sostenible. Hay un enfoque cada vez mayor en proporcionar datos sobre los impactos ambientales de los materiales que se importan y consumen. Incluso si, por ejemplo, los materiales de Aspiring terminan siendo más caros, podrían ser capaces de competir en esos motivos. Están extrayendo valor de cada componente de todos los componentes, y con baja basura, eso es probable que sea un beneficio para la exportación de los mercados. Artículos en la web