Hoge zuiverheid lithium terugwinnen uit gebruikte lithium-ionbatterijen met commerciële nanofiltratiemembranen: een vergelijkende prestatiebeoordeling

Waarom oude batterijen nog steeds belangrijk zijn

Miljoenen lithium-ionbatterijen voeden onze telefoons, laptops en elektrische auto’s, en de meeste zullen uiteindelijk worden weggegooid. In elke “dode” batterij zit echter nog steeds waardevol lithium en andere metalen die opnieuw gebruikt kunnen worden in plaats van opnieuw uit de aarde gedolven te worden. Deze studie onderzoekt een op water gebaseerde filtermethode die hoogzuiver lithium uit batterijafval kan halen, en zo kan helpen om de gadgets van gisteren om te zetten in materialen voor schone energie van morgen.

Van afvalbatterijen naar bruikbare vloeistof

Wanneer een lithium-ionbatterij het einde van zijn levensduur bereikt, gaat hij niet direct door een filter. Eerst worden de metaalrijke onderdelen behandeld met zuren in een stap die ‘uitloging’ wordt genoemd. Dit levert een sterke vloeibare mengsel op dat lithium bevat samen met verschillende zwaardere metalen zoals nikkel, kobalt, mangaan, aluminium en ijzer. In echte recyclingfabrieken is deze vloeistof rommelig en vol fijne deeltjes, dus de onderzoekers maakten een schonere “synthetische uitloging” met dezelfde mix opgeloste metalen. Dit stelde hen in staat om onder gecontroleerde, realistische omstandigheden te bestuderen hoe goed verschillende filters lithium kunnen scheiden.

Slimme filters in plaats van ruige stappen

Het team testte vier kant-en-klare nanofiltratiemembranen. Dit zijn dunne, plasticachtige vellen vol kleine waterpaden die zowel als zeven fungeren en als elektrisch geladen barrières. Water en kleine, enkelvoudig geladen deeltjes zoals lithiumionen kunnen er gemakkelijker doorheen glippen, terwijl grotere of sterker geladen metaalionen grotendeels worden tegengehouden. De onderzoekers maten zorgvuldig de dikte, ruwheid en watervriendelijkheid van elk membraan en leidden vervolgens de synthetische batterijvloeistof eroverheen in een labopstelling vergelijkbaar met wat in de industrie gebruikt zou kunnen worden. Ze controleerden ook hoe de membranen veranderden na gebruik, om zeker te zijn dat ze niet barstten of uit elkaar vielen.

Lithium doorlaten, zware metalen tegenhouden

Alle vier membranen gedroegen zich in grote lijnen hetzelfde: lithium, dat klein is en slechts één positieve lading draagt, werd zwak afgewezen en passeerde grotendeels, terwijl zwaardere metalen met twee- of drievoudige positieve lading sterk werden geblokkeerd. Twee van de “lossere” membranen lieten de meeste lithium door, en wezen slechts ongeveer een vijfde ervan af, terwijl ze nog steeds ongeveer 80–90% van de multivalente metalen tegenhielden. De “strakkere” membranen waren selectiever in de andere richting: ze wezen meer dan 90% van nikkel, kobalt, mangaan, aluminium en ijzer af, maar stopten ook een groter deel van het lithium. Wanneer alle metalen samen aanwezig waren, werd het tegenhouden van zware metalen zelfs nog sterker door elektrische ophoping aan het membraanoppervlak, terwijl lithium nog steeds in aanzienlijke hoeveelheden doorging.

Het beste filtermengsel ontwerpen

Door de vier membranen naast elkaar te vergelijken, stelden de onderzoekers een eenvoudige vuistregel op voor het kiezen van filters in een recyclinginstallatie. Als het hoofddoel is om zoveel mogelijk lithium in de schone vloeistof aan de andere kant van het membraan te krijgen, is een opener membraan het beste, omdat het weinig weerstand biedt tegen lithium terwijl het toch de meeste zwaardere metalen opvangt. Als een proces zware metalen zo grondig mogelijk moet verwijderen, heeft een strakker membraan de voorkeur, ook al gaat dat ten koste van enige lithiumdoorvoer. De studie toonde ook hoe eigenschappen zoals oppervlaktestructuur, watercontacthoek (hoe gemakkelijk water zich over het oppervlak spreidt) en chemische samenstelling samen bepalen welke ionen passeren en welke achterblijven.

Wat dit betekent voor het dagelijks leven

Voor niet-specialisten is de kernboodschap dat eenvoudige, commercieel verkrijgbare filters al kunnen helpen om versleten batterijen om te zetten in een betrouwbare secundaire bron van lithium, waarmee de druk op mijnen en kwetsbare zoutvlaktes wordt verminderd. Door de juiste combinatie van membranen te kiezen, zouden recyclingbedrijven zowel hoogzuiver lithium voor nieuwe batterijen kunnen terugwinnen als toxische zware metalen uit het milieu houden. Met andere woorden: het werk wijst op een toekomst waarin de batterijen in onze apparaten deel uitmaken van een circulaire keten—opnieuw geboren als nieuwe batterijen in plaats van te eindigen als gevaarlijk afval.

Bronvermelding: Alam, M., Bruggen, B.V.d., Ahsan Khan, M. et al. High purity lithium recovery from spent lithium-ion batteries using commercial nanofiltration membranes: a comparative performance assessment. Sci Rep 16, 6129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36924-1

Trefwoorden: lithiumrecycling, gebruikte batterijen, nanofiltratie, membraanscheiding, circulaire economie