Başlangıç ve Bitiş Tarihi

01 Ağustos 2022-31 Ağustos 2026

Koordinatör

Fundacion Cartif

Bütçe

€ 9.283.175

Türk Ortaklar

NESSTEC Enerji ve Yüzey Teknolojileri Sanayi; Ticaret Anonim Şirketi Sakarya Üniversitesi

Desteklendiği Program ve Alan
İklim, Enerji ve Mobilite
Desteklendiği Çerçeve Program

Ufuk Avrupa- Küme 5: İklim, Enerji ve Mobilite HORIZON-CL5-2021-D2-01-06 — [Sustainable, safe and efficient recycling processes (Batteries Partnership)

Proje İnternet Sitesi
https://www.freeforlib.eu/
Free4lib

Projenin Amacı

Zamanımızın baskın ekonomik modeli olan doğrusal 'al, yap, elden çıkar' modelinin olumsuz çevresel etkileri, henüz mobilite karbon ayak izini en düşük seviyelere indirecek kadar yeşil değildir. Kullanılmış lityum iyon pillerden Kritik Hammaddeleri yeniden piyasaya sunmak için daha yüksek verimlilikler ve geri kazanım oranları elde etmek için yeni geri dönüşüm süreçleri geliştirilmek zorunluluğu ortaya çıkmıştır. Lityum iyon pillerin geri dönüşüm teknolojisi, atıklarının karmaşık yapısı nedeniyle hala laboratuvar düzeyindedir. Şu anda, piro-metalurji endüstride en çok uygulanan yöntemdir. Bu işlem ön arıtma gerektirmese de enerji israfıdır, ekipman yatırımı büyüktür ve ciddi kirliliğe neden olacaktır. Bu sorunlara yanıt olarak birçok şirket, düşük enerji tüketimi ile lityum ve alüminyumu geri kazanabilen hidrometalurjik süreçler geliştirmektedir. Ancak bu süreç ön arıtma, liç, saflaştırma ve diğer adımları gerektirir ve uzun bir yol olabilir. Öte yandan, doğrudan geri dönüşüm, çevresel avantajları nedeniyle bir alternatif olabilir ve kimyasal yapılarını korurken katot malzemelerini geri kazanabilir, ancak henüz geliştirme aşamasındadır.

FREE4LIB, kullanılmış lityum iyon pilleri (sökme, ön arıtma ve 4 malzeme geri kazanım süreci) geri dönüştürmek için TRL 5-6 seviyesinde 6 adet yeni, sürdürülebilir ve verimli süreç teknolojilerini geliştirmeyi hedeflemektedir. Yüksek verimliliğe ulaşmak için çok yenilikçi geri dönüşüm çözümleri sunan proje, AB düzeyinde ikincil kaynakların arzını iyileştiren malzeme geri kazanımı (metal oksitler, metaller ve polimerler) ana konseptinden oluşturmaktadır. FREE4LIB ayrıca, daha yeşil pillerin yeniden üretilmesi için ikincil hammaddelerle aynı değer zincirinde metallerin ve polimerlerin yeniden kullanımını ve elektrot sentezini hedefleyen 3 prosesi iyileştirmek için teknolojiler sunacak ve diğer alanlarda yeniden kullanılamayan elementlerden yararlanma seçeneklerini araştıracaktır. FREE4LIB, süreçlerin izlenebilirliğini iyileştirmek için Pil Pasaportu ilkelerine dayalı bir metodoloji de sunacaktır.

 

Küresel Ölçekli Büyük Sorunlarla Mücadele

Elektrikli arabalar ve mikro-e-mobilite, bir veya daha fazla elektrik motoru tarafından desteklenmektedir. Elektriği şebekeye takarak ve pillerde depolayarak alırlar. Lityum iyon piller, e-mobilite için en pratik ve ticari olarak uygulanabilir pillerden biri olarak kabul edilmiştir. FREE4LIB projesi yaklaşımı lityum iyon pillerde bulunan malzeme aşırı döngüsünü azaltmayı amaçlamaktadır. FREE4LIB, sosyal, davranışsal, politik ve ekonomik boyutların yanı sıra atık toplayıcıları, geri dönüşümcüleri, üreticileri ve kullanıcıları döngüde tutarken teknolojik açıdan süreçteki tüm yapı taşları ele almaktadır. Ancak o zaman, geri kazanılan malzemeleri lityum iyon pillere dahil etmek için yeni bir çerçeve elde edilebilecektir. Slogan, yüksek verimli, güvenli, güvenilir ve uygun maliyetli entegre süreçleri tasarlamak, geliştirmek, test etmek ve doğrulamak, yenilikçi teknolojileri mevcut ve gelişmekte olanlarla birleştirmek, yaşam döngüsü bitmiş lityum iyon pillerden çoğu malzemeyi geri kazanabilmek, atık bertarafını ve çevresel etkileri en aza indirmektir. Geri kazanılacak malzemeler arasında farklı metal oksitler, polimerler ve metaller (Al, Cu ve çelik) bulunmaktadır. Geri kazanıldıktan sonra, onları yeni hücrelere yeniden dahil etmek için gereken gereksinimleri karşılamak için karakterizasyon analizi ile değerlendirileceklerdir (elektrokimyasal olarak test edilecektir). İncelenecek teknolojiler arasında kimyasal, fiziksel, termal ve termokimyasal süreçler yer almaktadır. Bu teknolojiler, laboratuvar ölçeğinde (TRL 3-4) seçilecek, entegre edilecek ve pilot ölçekte (TRL 5-6) büyütülecektir. Üretilen serbest ve düşük Co içerikli lityum iyon piller, ilgili son kullanıcılar, üreticiler tarafından tanımlanan spesifikasyonlara uyacaktır ve mevcut pazar ihtiyaçları, lityum iyon pil jenerasyon 3a ve 3b ile gerçekleştirilecektir. FREE4LIB, yaşam döngüsünü tamamlamış lityum iyon pillerden sürdürülebilir, güvenli ve verimli bir malzeme geri kazanımı elde etmek için bu malzemeleri tekrar pil değer zincirine dahil etmek ve yüksek düzeyde döngüsellik elde etmek için 48 aylık bir araştırma projesi önermektedir. Bu görevleri geliştirmek için üç ana itici güç, atık toplayıcılar, malzeme geri dönüştürücüleri ve pil endüstrisi (üreticiler) arasında tutarlı bir şekilde ilişki kurmak mümkün olacaktır.

Endüstriyel İnovasyon (Ürün ve süreçler yanında hizmetlerdeki inovasyon da dâhil)

Piller Stratejik Araştırma Gündemi'ne göre, kullanılmış pillerin içerdiği malzemeler halihazırda geri dönüştürülmek ve geri kazanılmak için değerlidir, ancak şu anda kullanılmış lityum iyon pillerin yalnızca %5'inden daha azı geri dönüştürülmektedir. Kullanılmış lityum iyon pillerin geri dönüştürülmesi konusunu ele almak için birçok şirket tarafından piro-metalurjik veya hidrometalurjik yaklaşımlar benimsenmiştir. İlk olarak, piro-metalurji yöntemleri endüstriyel ölçekte ticarileştirilmiştir, ancak yüksek enerji gereksinimleri ve tehlikeli gaz emisyonları ana dezavantajlardır. Öte yandan, hidrometalurjik yöntemler, atık su arıtımı ve atık asit geri kazanımı için önemli bir zorluk olan yüksek verimliliği sağlamak için büyük miktarda sızıntı suyu gerektirir. Ayrıca, bu prosesler esas olarak Li ve Co'yu geri kazanmaktadır; bu nedenle, hiçbir geri dönüşüm teknolojisi, lityum iyon pillerde kullanılabilecek kadar saf elementler üretemez. Bu nedenle, teknolojiler henüz “kapalı döngü” geri dönüşümü sağlamamaktadır ve bunun yerine örneğin geri dönüştürülmüş lityum, yağlayıcılar, cam, seramik ve diğer ürünlerin üretimi için kullanılmaktadır. Lityum iyon pillerin geri kazanılması ilk aşamadadır, çünkü ne araştırma ne de endüstriyel düzeyde güvenlik, düşük maliyet, düşük enerji tüketimi ve kirlilik olmaması gibi mükemmel bir geri kazanım elde edilemez. FREE4LIB projesinin genel amacı, kullanılmış lityum iyon pillerden malzeme geri kazanımı ve malzemenin yeniden kullanımında mevcut son teknolojiyi önemli ölçüde ilerletmektir. Bunun için FREE4LIB, pil geri dönüşüm teknolojilerinde mevcut teknolojilerin ve yüksek potansiyelli yeniliklerin (tekno-ekonomik uygulanabilir süreçler) etkili kombinasyonlarını sunacak, böylece Avrupa Pil Ortaklığı ve arıtma sistemlerinin sürdürülebilirliğini iyileştirecek ve hava, iklim ve iklim üzerindeki olumsuz etkileri azaltacaktır. böylece yeni lityum iyon pillerin geri kazanılmış malzemelerle ticarileştirilmesini teşvik etmektedir.

Bir diğer sorun da aynı araba modelinin iki versiyonunun farklı pil kimyalarına sahip olabilmesidir. Ayrıca, parçalama ile birlikte kolay tanımlama için bileşimsel etiketlemenin olmaması, daha incelikli geri dönüşüm şemalarının önündeki engellerdir. Çoğu pil paketi anot, katot veya elektrolit kimyası hakkında hiçbir bilgi içermez, bu da farklı paketlerdeki hücrelerin aynı işlemle ele alınması gerektiği anlamına gelir; bu nedenle piro-metalurji ve ufalama şu anda kabul edilebilir tek geri dönüşüm yöntemidir. FREE4LIB'de Pil Pasaportu ilkelerine dayalı bir metodolojinin geliştirilmesi, farklı pil kimyası türleri arasında kontaminasyonu önleyecek ve işlemeden önce farklı pil kimyalarının ayrılmasını sağlayacaktır.

 

Yurtdışına Bağımlılığa ve Cari Açığa Etkisi

Günümüzde Li-iyon pillerin hammadde arz güvenliği dahil, üretimi ve geliştirilmesi uzak doğu ülkelerinin tekelindedir. Ülkemizin ve Avrupa'nın dünyayla rekabet edebilecek sürdürülebilir enerji depolama sistemlerine olan ihtiyacı gittikçe daha stratejik olmaktadır. 2050'li yıllara kadar güneş ve rüzgar enerjisinin dünya elektriğinin %63'ünü sağlaması beklenmektedir. 2032'den başlayarak da, yeni otomobillerin yarısının elektrikli olacağı tahmin edilmektedir. Bu nedenle 2018'den bu yana pil üretimleri 2 kat artmıştır. Pillerin birim maliyetinde 2030'a kadar %60 düşüş beklenmektedir. Ancak hammadde sıkıntıları, bu eğilimi yavaşlatmaktadır. FREE4LiB, Li-iyon pillerin ikincil kullanımı ile alternatif uygulama alanlarında piyasaya tekrardan kazandırılması, ikincil ömrünün bitmesiyle de geri dönüştürülüp hammadde kaynağının oluşturulmasını sağlamaktadır. Bu sayede hem Avrupa'da, hem de ülkemizde uzak doğuya bağımlılığı azaltmayı hedeflemektedir.

 

Meslekî Becerilerin ve Profesyonel Yeteneklerin Geliştirilmesine Katkısı

FREE4LiB, malzemeden kimyaya, fizikten elektrokimyaya, mekanikten elektroniğe kadar çok geniş disiplinlerin bir arada çalıştığı bir konsorsiyumdur. Farklı sektörlerden 22 ortağın kabiliyetlerinin harmanlandığı projede, ortaklar arası bilgi ve tecrübe paylaşımı, dolayısıyla mesleki zenginliklerin ortaya çıkması söz konusudur. FREE4LiB, aynı zamanda Doğa, Tıp, Sağlık ve Sosyal Bilimler altındaki çeşitli disiplinleri içeren ilgili disiplinler arası bir yaklaşıma ve robotik ve pilot uyumu dahil olmak üzere hücre üretim süreçlerine uygulanan Mühendislik ve Teknolojide oldukça aktif bir role sahiptir.

İnsan Kaynağının Geliştirilmesine Katkısı

FREE4LiB, 7 farklı ülkeden 22 ortağın yer aldığı, 200'den fazla araştırmacının çalıştığı çok geniş katılımlı bir konsorsiyumdur. Her bir partnerin, kendi uzmanlık alanlarında yeni araştırmacıların istihdam edilmesi ve yetiştirilmesi konusunda katkıları söz konusudur. Avrupa komisyonunun 2022 yılında gerçekleştirmiş olduğu Battery Innovation Days etkinliğinde vurguladığı en önemli konu, enerji depolama alanında yetişmiş teknik insan gücünün yetersiz olmasıdır. FREE4LiB, bu konuda kendini geliştirmiş insan gücünün artmasına da hizmet etmektedir. Çünkü projede, hem akademik, hem de endüstriyel yaklaşımlar söz konusudur. TRL2 seviyesinden TRL6 seviyesine kadar geniş bir araştırma alanını kapsamaktadır.

BAŞARI HİKAYELERİ