Sebastian Maks
17 augustus 2023, 13:30

Start-up bouwt 'biologische' nano-robots die lithium mijnen

Aether, een Amerikaanse start-up, heeft een techniek ontwikkeld waarmee lithium gemijnd kan worden op plekken waar dat voorheen onmogelijk was. De techniek bestaat uit minuscule machines die op nano-schaal lithium uit materiaal kunnen filteren. Het bedrijf ontwikkelt de machientjes met behulp van synthetische biologie; het kunstmatig creëren van nieuwe enzymen en eiwitten.

Adobe Stock 94033762 Zoutvlaktes in Bolivia, een van de plekken waar lithium wordt gewonnen. | Credits: Adobe Stock

Alle ogen zijn gericht op het schaarse lithium, dat onmisbaar is in een elektrificerende wereld. Het metaal is een hoofdbestanddeel van batterijen, waar we inmiddels steeds meer toepassingen voor vinden. De Europese Commissie verwacht dat de vraag naar lithium tussen 2020 en 2030 met 1.700 procent zal toenemen. Wereldwijd zoeken mensen naar steeds meer plekken om het metaal vandaan te halen, zoals oceaanbodems. Maar die zoektocht stuit vaak op weerstand van ecologen, die zeggen dat het winnen van lithium daar funest is voor de biodiversiteit.

Synthetische biologie

Aether heeft nu een nano-machine ontwikkeld met behulp van synthetisch biologie. Het bedrijf is in staat om met technologie enzymen aan te passen en in dit geval voor ze te laten werken. De kleine machines kunnen worden ingezet om lithium te filteren uit grondmengsels, zelfs als die mengsels heel weinig lithium bevatten. Daardoor kunnen ze worden ingezet op plekken die voorheen niet geschikt waren voor het mijnen van het schaarse metaal, zoals oude olievelden.

Nano-machientjes mijnen nano-hoeveelheden lithium. Maar volgens Aether kunnen biljoenen van hun machines tegelijk aan het werk door ze, bevestigd aan kolommen, een mijn in te sturen. Het lithium dat de machines van Aether opleveren, is van een betere kwaliteit dan die voortkomt uit traditionele mijntechnieken, claimt het bedrijf. Vaak wordt gemijnd lithium eerst nog naar China verscheept om er batterijwaardig materiaal van te maken. Met de innovatie van Aether is dat niet nodig, wat voor veel landen kansen biedt voor een lokale lithiumproductie.

Beter voor het milieu?

Bovendien is er met de techniek minder water nodig dan normaal, naar eigen zeggen 50.000 keer minder dan in populaire mijnlanden als Chili. Ook zou er minder energie worden verbruikt, omdat de grondmengsels die gefilterd worden, niet eerst verhit hoeven te worden. Wat voor invloed de productie van de nano-machines op het milieu heeft, is niet bekend.

Samenwerken met olie- en gasbedrijven

De start-up is van plan om volgend jaar een pilot-systeem te bouwen in Amerika, waar het ook zal proberen om samen te werken met olie- en gasbedrijven die lithiumrijk(e) afvalwater of olievelden bezitten. Aether zegt dat het mogelijk is om vanaf 2026 de systemen echt te gaan verkopen.

Lees ook:

Vastestofbatterijen komen er echt aan, menen industriebonzen

Vastestofbatterijen hebben het potentieel om de industrie op zijn kop te zetten. Het verschil met conventionele lithium-ionbatterijen is dat ze gebruik maken van een vast elektrolyt, in plaats van een vloeibaar. Dat zorgt er niet alleen voor dat ze niet meer in brand kunnen vliegen, maar moet ook hun bereik en oplaadtijd drastisch verbeteren. Maar tot nu toe is het moeilijk gebleken om vastestofbatterijen te ontwikkelen. Nog dit decennium Maar experts uit de batterij-industrie worden steeds optimistischer dat vastestofbatterijen dit decennium nog op de markt zullen komen. Volgens Mathias Miedreich, CEO bij het Belgische Umicore, een van de grootste producenten van materialen voor batterijen, zullen vastestofbatterijen tussen 2025 en 2027 op de markt komen. Tegen 2030 zal het marktaandeel zelfs al 10 procent zijn, vertelt hij aan Financial Times. Hij raakte overtuigd door de snelle vooruitgang die werd geboekt door bedrijven als Toyota en batterijontwikkelaar CATL.Ontwikkelingen in JapanOok Glen Merfeld, CTO bij Albemarle, een van de grootste producenten van lithium in de wereld, vertelde aan de zakenkrant dat vastestofbatterijen midden dit decennium gecommercialiseerd zullen worden. Financial Times sprak verder met Shirley Meng, hoofdwetenschapper bij Argonne National Laboratory. Het belangrijkste teken dat de technologie er nu aan zit te komen, volgens haar, is dat Japanse wetenschappers tijdens conferenties opeens heel stil zijn geworden, terwijl ze de voorbije decennia heel vocaal waren over de kleine vooruitgang die ze boekten. “Ik denk dat er later dit decennium weer zoiets zal gebeuren als in 1991, toen Sony voor het eerst lithium-ioncellen lanceerde.”Anderen zijn dan weer sceptisch. CATL, het grootste batterijbedrijf op aarde - zelf ook bezig is met de ontwikkeling van vastestofbatterijen - gelooft dat het nog een tijdje zal duren voor de technologie commercieel beschikbaar is. In de tussentijd ontwikkelt het bedrijf andere technologieën, die lithium-ionbatterijen zouden kunnen verbeteren. Wat is een vastestofbatterij Elektrische voertuigen gebruiken vandaag de dag lithium-ionbatterijen, die een vloeibaar elektrolyt hebben. Het elektrolyt is het materiaal dat de twee elektroden, de anode en de kathode, verbindt met elkaar. Maar dat vloeibare elektrolyt is ontvlambaar, waardoor lithium-ionbatterijen nog altijd een onnodig risico met zich meebrengen. Een vastestofbatterij werkt zoals de naam al doet vermoeden met een vast elektrolyt. Dit is brandveiliger. Daarbovenop zou een vastestofbatterij sneller kunnen opladen en meer energie opslaan.De technologie kampt momenteel echter nog met wat problemen. Zo is het nu nog heel duur om vastestofbatterijen te maken, en komen de elektroden na een beperkt aantal laadcycli al los, waardoor de batterij waardeloos wordt.Lees ook:Onderzoekers: goedkoop energie opslaan in cement onder je huisHoe gaat het nu met: de eerste Nederlandse thuisbatterij?Britse batterijen: eerste lithiummijn van Verenigd Koninkrijk op komst