新加坡南洋理工大学的科学家团队开发了一种利用果皮废物从废弃锂离子电池中提取和再利用贵金属的新方法，以制造新电池。该团队使用橙皮展示了他们的概念，有效地从电池废物中回收了贵金属，并在过程中制造了功能性电池，创造了最小的废物。
科学家们表示，他们的废物到资源的策略解决了食品废物和电子废物的问题，支持了循环经济的发展，在这种经济中，资源被尽可能长时间地使用。全球每年估计产生13亿吨的食品废物和5000万吨的电子废物。
传统的废弃电池处理方法使用超过500°C的高温来熔化有价值的金属，这会排放有害的毒气。正在探索使用强酸溶液或较弱酸溶液与过氧化氢提取金属的替代方法，但它们仍会产生构成健康和安全风险的次级污染物，或者依赖于危险和不稳定的过氧化氢。
南洋理工大学新加坡-CEA循环经济研究联盟实验室的联合主任Madhavi Srinivasan教授说：“当前的电子废物工业回收过程是能源密集型的，并排放有害污染物和液体废物，随着电子废物数量的增长，迫切需要环保的方法。我们的团队已经证明，使用可生物降解的物质是可能的。
南洋理工大学材料科学与工程学院和生物科学学院的助理教授Dalton Tay说：“在新加坡这个资源匮乏的国家，从各种废弃电子产品中提取有价值的金属的城市采矿过程变得非常重要。通过这种方法，我们不仅通过尽可能长时间地使用这些贵金属来解决资源枯竭的问题，还解决了电子废物和食品废物积累的问题——这两者都是全球日益严重的危机。
这些发现于7月发表在《环境科学与技术》科学期刊上。
随着工业回收电池废物的方法产生有害污染物，湿法冶金——使用水作为提取溶剂——正越来越多地被探索为可能的替代方案。这个过程首先将用过的电池撕碎并压碎，形成一种称为黑质的碎料。研究人员然后通过在加热下将黑质溶解在强酸或弱酸加其他化学物质（如过氧化氢）的混合物中，从黑质中提取有价值的金属，然后让金属沉淀。
尽管相对比传统方法更环保，但工业规模使用这些强化学物质可能会产生大量的次级污染物，构成显著的安全和健康风险，Tay助理教授说。
NTU团队发现，将烤箱干燥并研磨成粉末的橙皮与柠檬酸（一种在柑橘类水果中发现的弱有机酸）结合，可以达到相同的目标。在实验室实验中，该团队发现他们的方法成功地从废弃锂离子电池中提取了约90%的钴、锂、镍和锰——与使用过氧化氢的方法相比，功效相当。
Tay助理教授解释说：“关键在于橙皮中的纤维素，在提取过程中在加热下转化为糖。这些糖增强了从电池废物中回收金属。橙皮中天然存在的抗氧化剂，如类黄酮和酚酸，也可能对此增强有所贡献。
重要的是，从这一过程中产生的固体残留物被发现是无毒的，这表明这种方法对环境是安全的，他补充道。从回收的材料中，他们然后组装了新的锂离子电池，这些电池显示出与商用电池相似的充电容量。进一步的研究正在进行中，以优化这些由回收材料制成的新电池的充放电循环性能。
这表明，这项新技术在工业意义上“实际上可行用于回收废弃的锂离子电池”，研究人员说。该团队现在正在寻找进一步提高从处理过的电池废物生成的电池性能的方法。他们还在优化条件以扩大生产规模，并探索在过程中去除酸使用的可能性。
Madhavi教授说：“这种废物到资源的策略也可能潜在地扩展到其他类型的富含纤维素的水果和蔬菜废物，以及锂离子电池类型，如锂铁磷酸盐和锂镍锰钴氧化物。这将有助于在电子废物的新循环经济中取得重大进展，并以更环保和可持续的方式为我们的生活提供动力。