Novo método para a reciclagem sustentável de terras raras de electrolisadores
Transformar o velho em novo
As células de eletrólise de hidrogénio contêm metais de terras raras. Depois de uma célula de eletrólise ter feito o seu trabalho, os materiais nela utilizados acabam atualmente como sucata de aço. Uma equipa de investigação da TU Bergakademie Freiberg está agora a investigar a forma como os materiais recicláveis podem ser recuperados das células de eletrólise usadas, para que possam ser utilizados diretamente em novas células. Os investigadores estão atualmente a publicar o seu novo método na revista científica "Journal of Sustainable Metallurgy".
O hidrogénio faz com que sejam matérias-primas muito procuradas para o futuro da energia: os chamados metais de terras raras, como o escândio, o lantânio e o cério. Isto porque as células de eletrólise de óxido sólido para a produção de hidrogénio contêm cerca de 150 quilogramas de metais de terras raras por cada módulo de 10 megawatts. De acordo com os últimos resultados da equipa da TU Bergakademie Freiberg, estes metais podem ser recuperados dos eléctrodos das células de eletrólise através de processos hidrometalúrgicos - e assim reutilizados no futuro em vez de matérias-primas primárias.
Os investigadores já demonstraram o seu novo método de reciclagem em laboratório: "Os resultados agora publicados foram realizados numa pequena escala de 0,2 gramas de material celular por teste, mas já estamos a trabalhar na transferência dos resultados para uma escala laboratorial maior, atualmente de até 50 gramas", diz o investigador Dr. Pit Völs.
Processamento amigo do ambiente dos metais procurados
A equipa centrou-se nos métodos de reciclagem hidrometalúrgica, em particular na lixiviação, em que os óxidos metálicos são transferidos para uma solução aquosa. "Para tal, começamos por separar mecanicamente o composto de eléctrodos e electrólitos sólidos do aço, que é utilizado como camada de separação e para o contacto elétrico das células", explica o Dr. Pit Völs. "Em seguida, utilizamos ácidos para lixiviar os metais de terras raras dos eléctrodos, que estamos a investigar".
No decurso do projeto, os metais de terras raras serão depois separados uns dos outros utilizando produtos químicos amigos do ambiente e reciclados. A abordagem de reciclagem desenvolvida será também avaliada através de uma avaliação do ciclo de vida baseada em simulações.
Transformar o velho em novo
Os resultados foram obtidos no âmbito do projeto de investigação GrInHy3.0, em conjunto com parceiros industriais. O objetivo geral é desenvolver uma nova tecnologia para a produção de hidrogénio em células de eletrólise de óxido sólido, como explica o líder do projeto na TU Bergakademie Freiberg, Professor Alexandros Charitos: "A tecnologia tornará possível devolver os metais reciclados ao ciclo de materiais. A longo prazo, isto deverá minimizar o impacto ambiental do futuro fluxo de resíduos gerado durante a produção de hidrogénio".
A tecnologia de produção de hidrogénio será validada em condições reais de funcionamento nas instalações de teste dos parceiros do projeto, o fabricante de electrolisadores Sunfire SE e o produtor de aço Salzgitter Flachstahl GmbH, durante os próximos três anos. Espera-se que a fábrica produza 14 quilogramas de hidrogénio por hora no futuro.
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