L’olivine est un rocher plutôt sans prétention. Olive brun à la couleur vert jaune, ce minéral dur mais fragile est considéré comme le plus abondant du manteau supérieur de la Terre. Chimiquement, l’olivine est magnésium Silicate de fer, bien qu’il contient également d’autres éléments. Économiquement, c’est Près de sans valeur. C’est utilité industrielle limitée s’étend aux pierres précieuses, aux métallurgles, à la céramique et parfois comme gravier pour la construction de routes. Sur certains sites miniers, l’olivine est un déchet, stocké en tas à la surface.
Ce n’est certainement pas un choix évident comme source pour matériaux de batterie.
Mais c’est exactement comme ça qu’il est vu par un groupe de Nouvelle-Zélande ingénieurs. Basé sur Christchurch Matériaux en herbe a développé un processus chimique breveté qui produit plusieurs minéraux d’olivine, ne laissant aucun gaspillage nocif. Peut-être que le plus intéressant pour le secteur de l’énergie est le plus rare de ses produits – l’hydroxyde de nickel-manmanganais qui est de plus en plus requis pour batterie lithium-ion production.
Processus d’extraction minérale durable
L’usine pilote de l’aspirant, qui a ouvert ses portes en février, se trouve dans un domaine industriel anonyme à l’est de la ville. Un coin du rez-de-chaussée est dominé par un grand réservoir en acier inoxydable, qui est connecté à une série de réservoirs plus petits disposés en ligne étanche. «En dehors de notre électrolyse Système, le matériel est plus typique des plantes laitières », dit Riz à colonneDirecteur commercial en aspirant. «Le processus est élégant mais pas massivement compliqué. Nos intrants sont la roche, l’eau et énergie renouvelableet nos produits viennent sans CO2 émissions.
La roche est une «farine» olivine; Une fine poussière gris verte-gris qui est un sous-produit indésirable de la production de sable réfractaire. Ceci est transporté par le convoyeur à vis dans le plus grand réservoir, où il est combiné avec de l’acide sulfurique. Cette étape de détenteur d’acide «le transforme en une sorte de soupe élémentaire», explique Megan Danczyk, ingénieur chimique principal en aspirant. À partir de là, il transmet les vaisseaux de la chaîne de réaction, où, grâce à l’ajout de soude caustique et à une gestion minutieuse de la taille et de la température des particules, trois produits peuvent être extraits individuellement.
Megan Danczyk, ingénieur chimique principal des matériaux en herbe, détient une cuillère d’hydroxyde de magnésium.Aspirants minéraux
Environ 50 pour cent de ce que fait le processus est la silice qui peut être un remplacement partiel pour Ciment Portlandla variété la plus courante de ciment dans le monde. Environ 40% est un produit en magnésium adapté à une utilisation dans séquestration du carbone, eaux usées traitement et fabrication en alliage, entre autres. Les 10% finaux sont un produit métallique mixte – le fer combiné avec de petites quantités d’un hydroxyde de nickel-manmanganais. L’industrie de la batterie l’appelle NMCet c’est le matériau incontournable pour les applications de haute puissance.
Danczyk explique qu’à la fin du processus d’extraction, il ne leur reste qu’une saumure salée. “Cela va à un électrolyzer, qui recycle et régénère l’acide que nous utilisons pour la digestion et la base que nous utilisons pour séparer les produits. C’est une boucle fermée. Nous utilisons toute la roche, et nous le traitons à basse température et à la pression ambiante.”
À l’heure actuelle, l’aspirant fait chaque séparation consécutivement, ou comme le dit le riz, «silice, rechargement, NMC, rechargement, magnésium». Le plan est d’ajouter deux autres chaînes de réaction en parallèle, afin que le processus puisse fonctionner en continu, raccourcissant l’exécution de trois jours à un.
Matériaux NMC dans la fabrication de batteries
Les matériaux NMC sont déjà largement utilisés dans la fabrication de batteries; formant généralement la cathode dans une densité à haute énergie batteries au lithium-ionou pour les systèmes électriques qui doivent être fréquemment cyclées, comme les outils électriques, stockage d’énergie à grande échelleet véhicules électriques. «Ce que nous avons pu produire ici correspond aux spécifications de ce qui est actuellement utilisé dans l’espace de la batterie», explique Danczyk.
Aujourd’hui, la plupart des matériaux NMC pertinents industriellement sont fabriqués en combinant des sels de leurs trois ingrédients principaux, et chacun de ceux qui apparaissent régulièrement sur minéraux critiques listes en raison de leur importance croissante dans notre monde moderne. Le défi avec les minéraux critiques est d’y accéder. La plupart des planètes nickel provient et affiné en Indonésie. Afrique du Sud a les plus grandes réserves de manganèse au monde, mais les exportations presque tous de celui-ci à Chine pour le traitement. Pour cobaltle plus grand producteur est la République démocratique de la Congomais encore une fois, il est raffiné en Chine. Les préoccupations concernant l’approvisionnement en monopole, l’instabilité géopolitique, les violations des droits de l’homme et les dommages environnementaux dans ces régions ont été largement documentés.
Bien que l’hydroxyde NMC représente la plus petite fraction (environ 1%) des sorties de l’aspiration, elle pourrait toujours faire une bosse dans les futures chaînes d’approvisionnement pour les matériaux de la batterie. En tant que Jim Goddin – qui était assis sur le gouvernement britannique comité d’experts qui a développé le pays Stratégie de minéraux critiques En 2023 – explique, l’approche de la sécurisation des fournitures de ces matériaux change.
«Les économies examinent comment elles peuvent renforcer l’approvisionnement et diversifier les chaînes d’approvisionnement, y compris la collaboration avec les petits producteurs qui offrent potentiellement plus de stabilité. La troisième branche est l’économie circulaire, qui s’assure que les matériaux qu’ils ont sont utilisés plus ou récupérés pour réutiliser.»
L’aspirant n’est pas la seule entreprise à chercher à extraire plus de valeur des matériaux déjà mobilisés. Entreprise canadienne Matériaux de l’atlas commercialise actuellement un processus similaire en boucle fermée qui produit un ensemble similaire de produits, mais le point de départ diffère – plutôt que l’olivine, il se concentre sur la serpentine.
«Ma compréhension est que sur ces deux matières premières, l’olivine est en fait la plus difficile à lixiviation acide», explique Fei Wang, professeur adjoint à Université Laval à Québec. «Cela signifie donc qu’il a besoin d’une entrée d’énergie plus élevée et consommera l’acide plus rapidement.» Les recherches de Wang se concentrent également sur l’extraction hydrométallurgique des métaux critiques, mais il n’est pas impliqué dans l’atlas ou l’aspirant. «Il ne fait aucun doute que la technologie de l’aspiration est intéressante et représente un pas en avant, mais j’ai des préoccupations concernant l’économie de celle-ci», ajoute-t-il.
Pour Goddin, la conversation devrait être plus large que cela. «Dans une perspective européenne, les choses se déplacent vers une production plus propre et plus durable. L’accent est de plus en plus accent sur la fourniture de données sur les impacts environnementaux des matériaux qui sont importés et consommés. Même si, disons, les matériaux de l’aspiration ont fini par être plus chers, ils peuvent être en mesure de rivaliser sur ces terrains.
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