Akademik Veri Yönetim Sistemi
Oskay K. O. (Yürütücü), Öksüz K. E., Sayın K., Ersöz M.
TÜBİTAK Projesi, 2022 - 2024
Proje Özeti
Dünyada, üretilen kurşunun %60’ı kurşun akü üretiminde kullanılmaktadır. Bunun yanında tüketilen kurşunun %50’den fazlası ikincil kaynaklardan üretilmektedir. Ömrünü doldurmuş kurşun akülerden metalik kurşunun üretilmesi ise ikincil kaynakların önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Elektrikli ve hibrit otomobillerde 12V elektronik cihazların kurşun akü ile çalıştığı düşünüldüğünde, kurşun metalinin geri kazanımı önem arz etmektedir.
Endüstride ikincil kaynaklardan kurşun geri kazanımı için pirometalurjik prosesler kullanılır. İlk yatırım ve işletmedeki yüksek maliyetler, atmosfere ve çevreye salınan zararlı kurşun içerikleri ve SO2 gazı pirometalurjik proseslerin en belirgin dezavantajlarıdır. Bu nedenle araştırmacılar hidrometalurji ve elektrometalurji, gibi farklı yöntemlere yönlenmektedir.
Yapılan bilimsel çalışmalarda sulu çözeltiler kullanılarak kurşun geri kazanımına yönelik çalışmalar mevcuttur. Fakat bu geri kazanım prosesleri çok aşamalı, karmaşık veya çevreye duyarlı olmayan güçlü asit ve baz çözeltileri kullanılarak yapılan çalışmalardır. Bahsedilen sebeplerden dolayı pilot ölçekte geri kazanıma yönelik çalışmalara rastlansa da endüstri tarafından kabul görecek yenilikçi yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Yapılacak proje kapsamında kurşun pasta içeriğinde bulunan kurşunlu bileşenleri metalik kurşuna dönüştürmeye yönelik çalışmalar yapılacaktır. Bu amaç doğrultusunda yapılacak çalışmalar özetle iki ana bölümden oluşmaktadır.
I.Akü pastasında bulunan veya akü parçalanma aşamasında pastaya karışan kurşun dışındaki toplamda % 1’i geçmeyen empüritelerin (Fe, As, Cu, Sb) giderilmesi için seçici liç çalışmaları.
II.Elektroredüksiyon yöntemi ile kurşun pasta içerisinde bulunan PbSO4, PbO ve PbO2’yi metalik kurşuna dönüştürülmesi çalışmaları.
Önerilen projede ilk kez seçici liç çalışmaları ile yüksek saflıkta kurşun üretimi için empüritelerin giderilmesinde DES’lerin uygulanabilirliği araştırılacaktır. Proje çalışmalarında beş farklı (ethaline, reline, malonik asit, borik asit ve oksalik asit-CHCl) DES çözeltileri (deep eutectic solvent) ve ultrasonik destekli DES çözeltileri kullanılarak denemeler yapılacaktır. Bu çözücüler organik, çevreye zararsız ve güncel bir konu olması sebebiyle projenin yenilikçi ve özgün taraflarından birisi olarak gösterilebilir. Bu yenilikçi yaklaşım ile güçlü asitler, bazlar ve eriyik tuz banyoları kullanılmadan tamamen çevreci yaklaşım ile etkin ve uygulanabilir bir proses geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Projenin elektroredüksiyon çalışmalarında atık akü pastası katoda bağlanacak, anotta ise grafit kullanılacaktır. DC güç kaynağı ile uygulanacak optimum aşırı potansiyel ile kurşunlu bileşenler kurşuna indirgenecektir. Endüstriyel kurşun pasta (PbSO4, PbO ve PbO2) ile yapılan elektroredüksiyon çalışmalarına rastlanmamıştır. Deneysel çalışmalarda, klasik deneysel tasarım yöntemleri yerine literatürde kabul görmüş Merkezi kompozit dizayn yöntemi ile optimizasyon çalışmaları yapılacaktır. Literatürde ilk kez denemeleri yapılacak olan ultrasonik destekli DES kullanılarak elektroindirgeme prosesine yönelik çalışmalar projenin diğer özgün değerlerinden birisini oluşturmaktadır. Yine proje çalışmaları sırasında literatürde ilgi gören hesaplamalı kimya yöntemleri de kullanılacaktır. Elektrolitik hücre deneylerini takiben prototip çalışmaları yapılarak prosesin endüstriyel/ticari uygunluğu da test edilecektir. Son olarak üretilen kurşunun akü testleri Mutlu Akü firmasında yapılacaktır.
Ülkemizde üretim metalürjisi alanında araştırmacıların desteklenmesi ile geleneksel üretim yöntemlerinden yenilikçi üretim yöntemlerine geçiş süreci hızlanacaktır. Proje konusu da bu anlamda yenilikçi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Metal oksitlerin veya zararlı atıkların elektro indirgeme yöntemi ile indirgenmesi proje ekibinin kariyerine önemli katkılar sağlayabilecektir.