Bioloužení lithia z použitých Li-baterií

Abstract

Recycling of lithium-ion batteries represents a fundamental technological challenge within the context of electromobility development and the circular economy. This text analyzes the possibilities of utilizing bioleaching as an environmentally sustainable alternative to conventional pyrometallurgical and hydrometallurgical procedures. The thesis summarizes the physicochemical properties of lithium, the structure of Li-ion accumulators, and the principles of microbial metal mobilization via acidolysis, complexolysis, and redox reactions. Based on a literature review, the mechanisms of autotrophic acidophilic bacteria (notably the genus Acidithiobacillus) and heterotrophic fungi (notably Aspergillus niger) are compared. It was found that the highest lithium extraction efficiency, reaching up to 100 %, is achieved using cell-free spent medium produced by the fungus Aspergillus niger. This metod eliminates direct metal toxicity to the biomass. Furthermore, the text identifies critical factors limiting industrial implementation, including slow biological process kinetics, the formation of jarosite passivation layers, and microbial inhibition at high pulp densities. The conclusion discusses the potential for process optimization through membrane bioreactors, genetic adaptation of strains, and predictive...

Recyklace lithium-iontových baterií představuje v kontextu rozvoje elektromobility a oběhového hospodářství zásadní technologickou výzvu. Tato bakalářská práce analyzuje možnosti využití bioloužení jako environmentálně šetrné alternativy ke konvenčním pyrometalurgickým a hydrometalurgickým postupům. Práce shrnuje fyzikálně-chemické vlastnosti lithia, strukturu Li-ion akumulátorů a principy mikrobiální mobilizace kovů prostřednictvím acidolýzy, komplexolýzy a redoxních reakcí. Na základě literární rešerše jsou porovnávány mechanismy působení autotrofních acidofilních bakterií (zejména rodu Acidithiobacillus) a heterotrofních hub (zejména Aspergillus niger). Bylo zjištěno, že nejvyšší účinnost extrakce lithia, dosahující až 100 %, je dosahováno při využití bezbuněčného média produkovaného plísní Aspergillus niger. Tato metoda eliminuje přímou toxicitu kovů pro biomasu. Text dále identifikuje kritické faktory limitující průmyslové nasazení, mezi ně patří i pomalá kinetika biologických procesů, tvorba pasivačních vrstev jarositu a inhibice mikroorganismů při vysoké hustotě suspenze. Závěr práce porovnává potenciál optimalizace procesu pomocí membránových bioreaktorů, genetické adaptace kmenů a prediktivního modelování s využitím umělé inteligence. Klíčová slova: lithium, bioloužení, Li-ion baterie,...