Lithium terugwinnen uit afvalwater

Het lab van IonIQs. Foto: IonIQs.

Voor de productie van één ton batterijgeschikt lithium is gemiddeld zo’n 50.000 liter zoet water nodig. Dat water wordt vaak gebruikt in droge gebieden, zoals de zogenoemde lithiumdriehoek in Zuid-Amerika, waar Chili, Bolivia en Argentinië een groot deel van de wereldwijde lithiumproductie voor hun rekening nemen.

“Om het raffinageproces draaiende te houden, wordt eerst gebruikgemaakt van oppervlaktewater, daarna van grondwater en uiteindelijk zelfs van aangevoerd water,” vertelt medeoprichter Jasper Zuidervaart. “Het vervuilde afvalwater dat daarbij ontstaat, wordt vaak niet hergebruikt.”

Juist dat afvalwater vormt de basis van de oplossing van IonIQs. Het bedrijf, voortgekomen uit wetenschappelijk onderzoek, richt zich op het terugwinnen van waardevolle grondstoffen uit industriële reststromen.

Slimmer scheiden
De technologie van IonIQs bouwt voort op onderzoek naar elektromembraantechnologie en waterchemie. Technisch directeur Anthony Cyril Arulrajan, die op dit onderwerp promoveerde, ontwikkelde een methode om specifieke ionen selectief uit vloeistoffen te verwijderen.

In plaats van lithium uit afvalwater te halen – een proces dat veel energie kost – richt de technologie zich op het verwijderen van ongewenste stoffen, zoals natrium.

Zuidervaart vergelijkt het met een vloer vol pingpongballen. “Stel dat er duizend ballen liggen: twintig witte en 980 zwarte. Als je vijftien witte ballen moet verwijderen, is dat veel efficiënter dan proberen alle zwarte ballen te verzamelen.”

Voor gebruik in batterijen moet lithium een zuiverheid van minimaal 99,5 procent bereiken. In deze vergelijking vertegenwoordigen de witte ballen de verontreinigingen die die kwaliteit in de weg staan. “Wij halen niet het lithium eruit, maar juist de vervuiling,” zegt Zuidervaart.

Met die aanpak wist IonIQs in tests lithium uit afvalwater te zuiveren tot de vereiste batterijkwaliteit. Afvalwater verandert daarmee van een restproduct in een waardevolle bron van grondstoffen.

Meer lithium, minder waterverbruik
De impact van de technologie kan aanzienlijk zijn. Volgens IonIQs kan een gemiddelde lithiumraffinaderij dankzij het systeem 7 tot 8 procent extra lithium terugwinnen uit afvalstromen. Dat lijkt een bescheiden percentage, maar kan op jaarbasis duizenden extra batterijen opleveren zonder dat daar extra mijnbouw voor nodig is.

Ook het water dat na behandeling overblijft, kan opnieuw worden ingezet in het productieproces. Dat vermindert de vraag naar schaars zoet water en verlaagt de druk op kwetsbare ecosystemen.

“We maken het proces in feite circulair,” aldus Zuidervaart. “Het water kan opnieuw worden gebruikt en het lithium gaat niet verloren.”

Wat de technologie bijzonder maakt, is dat duurzaamheid en economische waarde hand in hand gaan. Waar duurzame innovaties vaak gepaard gaan met hogere kosten, levert deze oplossing juist financieel voordeel op voor raffinaderijen.

“Dit is een van de eerste voorbeelden waarbij duurzaamheid en winstgevendheid elkaar daadwerkelijk versterken,” zegt Zuidervaart.

Van onderzoek naar internationale pilot
Hoewel het idee zijn oorsprong vindt in wetenschappelijk onderzoek, kwam de onderneming pas echt van de grond toen verschillende expertises samenkwamen. Zuidervaart bracht ervaring mee in het opschalen van technologie en het opzetten van R&D-teams. Samen met Anthony Cyril Arulrajan en medeoprichter Cristopher Lacò, die ervaring heeft binnen de batterij-industrie, richtte hij IonIQs in 2024 op.

Namens de Rijksuniversiteit Groningen investeerde Future Tech Ventures in de startup. Daarnaast ontving het bedrijf financiering van NOM en SNN voor de ontwikkeling van een eerste pilot.

Sinds de oprichting werkt IonIQs aan het opschalen van de technologie. Waar de eerste experimenten nog plaatsvonden met enkele liters per uur, ontwikkelt het bedrijf inmiddels een mobiel testsysteem dat wereldwijd inzetbaar is. Het complete systeem past in een zeecontainer, waardoor het eenvoudig naar verschillende locaties kan worden vervoerd.

De volgende stap is een pilotproject in Chili, in samenwerking met grote spelers uit de lithiumindustrie.

“Eerst willen we begrijpen hoe robuust het systeem is,” zegt Zuidervaart. “Hoe gedragen de membranen zich bij langdurig gebruik? En hoe reageert het systeem op verschillen in de samenstelling van het afvalwater?”

Die vragen worden momenteel onderzocht in samenwerking met de Rijksuniversiteit Groningen, waar vervolgonderzoek plaatsvindt naar onder meer de levensduur van membranen en de verdere optimalisatie van het systeem.