Dopo essere stato stabilizzato in un’ambulanza mentre faticava a respirare, Jonathan Harter ha toccato un punto basso. Era il 2020, era molto malato di COVID-19 e il suo lavoro come raccolta differenziata tecnico di laboratorio presso l’Oak Ridge National Laboratory stava finendo insieme ai suoi finanziamenti per la ricerca.
Jonathan Harter, un professionista tecnico nella direzione della scienza e della tecnologia dell’energia dell’ORNL, utilizza un robot e altri metodi automatizzati per smontare le batterie dei veicoli elettrici per il riciclaggio o il riutilizzo nella rete elettrica. Immagine di credito: Carlos Jones/ORNL, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
“Era una strana situazione in cui mi sentivo un po’ impotente, di nuovo. Ho pensato: ‘Se non creo un’opportunità per me stesso, sono finito’”, ha detto.
Harter era già stato in situazioni difficili. Studente universitario di prima generazione della frazione locale di Walland nel Tennessee, Harter è stato selezionato per uno stage di robotica ORNL nel 2016 che lo ha aiutato a farsi strada attraverso il vicino Pellissippi State Community College.
Al termine del tirocinio, ha dovuto convincere il suo supervisore ORNL a finanziarlo per la prima volta attraverso un altro tirocinio.
Ha funzionato e da allora Harter ha continuato ad affrontare sfide difficili all’ORNL. La sua iniziativa e la sua perseveranza gli hanno spesso permesso di trasformare i vicoli ciechi in possibilità. Oggi è un professionista tecnico presso la Direzione Scienza e Tecnologia dell’Energia, specializzato nel riciclaggio dell’elettronica e nelle tecnologie ad alta tensione.
Jonathan Harter programma un veicolo a guida autonoma che traina batterie, materiali e sistemi agli ioni di litio attorno al laboratorio di riciclaggio e riutilizzo delle batterie in GRID-C. Credito: Carlos Jones/ORNL, Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
“Sapevo di poter imparare velocemente. Avevo solo bisogno di poche persone che credessero in me e si fidassero di me per fare cose importanti “, ha detto Harter. “Se mi getti nel fuoco, lo capirò.”
Il primo ad affidare a Harter un grosso incarico è stato il ricercatore senior dell’ORNL, ora in pensione, Tim McIntyre, che stava sviluppando processi e controlli di automazione per il recupero di materiali critici da dischi rigidi e batterie di veicoli elettrici o EV.
Harter attribuisce a McIntyre il merito di avergli fornito opportunità come stagista per responsabilità e ricerca significative, incluso lo sviluppo di progetti e l’invenzione di metodi e processi di smontaggio.
Dopo che Harter è diventato un tecnico di laboratorio, McIntyre lo ha aiutato a migliorare le sue capacità di comunicazione tecnica condividendo i compiti di presentazione e rendicontazione.
McIntyre ha incoraggiato Harter a fungere da collegamento con le aziende di riciclaggio per saperne di più sulle loro esigenze, sulla tecnologia che potrebbero adottare e sui dettagli delle loro operazioni commerciali. In molti casi, le aziende hanno indicato che stavano distruggendo intere batterie o dischi rigidi per lo smaltimento senza separare i componenti per il riutilizzo.
Caricare la batteria di un’auto elettrica – foto illustrativa. Credito immagine: dcbel tramite Unsplash, licenza gratuita
Lo smontaggio automatizzato è più sicuro e migliora la qualità e il valore dei materiali estratti come rame e alluminio.
“Ci piace parlare di recuperare il valore invece di riciclare”, ha affermato Harter, che ha ottenuto due brevetti nel processo.
McIntyre e Harter hanno dimostrato il recupero rapido ed efficiente dei magneti delle terre rare dai dischi rigidi per il riutilizzo diretto, che è l’obiettivo sia per la redditività che per il vantaggio ambientale. Hanno anche sviluppato processi automatizzati per recuperare materiali e componenti da trasmissioni di veicoli elettrici e batterie agli ioni di litio per autoveicoli.
Il cuore del processo è un grande braccio robotico industriale a sei assi con attrezzature personalizzate. Il duo ha scelto un vecchio robot standard per dimostrare che il processo potrebbe essere conveniente per le officine di rottamazione, consentendo un’adozione più diffusa del riciclaggio avanzato.
Il braccio blu brillante girevole del robot, con un “gomito” che si piega sopra la testa di Harter, è guidato da un controller e dalla visione artificiale mentre svita i bulloni su un gruppo di batterie per veicoli elettrici sotto tensione.
Batteria agli ioni di litio in Nissan Leaf. Credito immagine: Tennen-Gas via WikimediaCC BY-SA 3.0
Per Harter, che segue tutta la formazione sulla sicurezza possibile, lavorare con il robot automatizzato è stato allettante in parte perché il suo utilizzo potrebbe proteggere i lavoratori nei cantieri di recupero e nelle officine di manutenzione dalla manipolazione di tensioni pericolose.
Harter non aveva ancora rinunciato all’aula. L’orientamento scolastico e professionale durante le scuole superiori e l’università erano scarsi. Sebbene avesse completato la laurea in tecnologia dell’ingegneria elettrica e automazione industriale, Harter scoprì di non essere sulla buona strada accademica per trasferirsi all’Università del Tennessee.
Ha perseverato, recuperando il ritardo prendendo più corsi mentre lavorava a tempo pieno. Ma poi i progetti di automazione iniziarono a fallire e McIntyre si ritirò.
È stato allora che Harter si è ammalato di COVID mentre considerava le opzioni di lavoro. Stava finendo i rapporti sul progetto quando ricevette la telefonata di Madhu Chinthavali, allora capogruppo dell’ESTD. Chinthavali aveva preso atto dell’iniziativa di Harter e gli aveva offerto la possibilità di tentare una nuova direzione di ricerca.
“Impara velocemente”, ha detto Chinthavali, ora capo della sezione Integrazione e controlli dei sistemi energetici. “Questo ambiente ha bisogno di persone come lui, perché quando la ricerca si trasforma, ha l’attitudine e la mentalità per adattarsi a tali esigenze e assumersi la piena responsabilità delle cose di cui è responsabile”.
Lavorando sull’elettronica di potenza, Harter ha iniziato a creare un banco di prova per i componenti dei sistemi di rete e ad aggiungere funzionalità di automazione al Grid Research Integration and Deployment Center, o GRID-C. Ma ha anche aiutato a mantenere in piedi la struttura durante la chiusura dovuta al COVID con l’aiuto di pochi colleghi che lavoravano in loco.
“Questo è ciò che è davvero divertente di questo posto: posso fare un lavoro duro, che mi piace, e posso anche sviluppare lo spazio del laboratorio e inventare nuove tecnologie”, ha detto Harter, che ha anche lavorato nell’edilizia, nella ristrutturazione e nella falegnameria. “Posso prendere l’iniziativa per perseguire le cose che voglio.”
Ora un professionista tecnico dopo aver completato la laurea lo scorso anno, Harter sta riciclando le proprie capacità applicando la sua conoscenza dell’alta tensione all’automazione.
Oggi è a capo di una nuova e sfaccettata serie di progetti relativi al riciclaggio automatizzato delle batterie agli ioni di litio, fondamentale per garantire benefici ambientali durante tutto il loro ciclo di vita e oltre.
Ad esempio, Harter si sta concentrando sulla diagnostica avanzata per identificare le celle singole o difettose tra le centinaia o le migliaia all’interno di un singolo stack di batterie per veicoli elettrici. E poiché le batterie usate spesso conservano ancora una capacità utile, anche se non sufficiente per far funzionare un’auto, Harter sta sviluppando metodi per combinarle per costruire unità di accumulo di energia residenziali.
Questi gruppi di batterie potrebbero fornire una fonte di energia domestica secondaria quando l’elevata domanda provoca un aumento dei prezzi dell’elettricità, ad esempio durante le ondate di caldo.
“Sono entusiasta che lo smontaggio automatizzato della batteria stia finalmente iniziando a essere riconosciuto più ampiamente come un’importante opportunità”, ha affermato Harter. “Non vedo l’ora di sviluppare nuovi strumenti per sconfiggere determinate tecnologie di giunzione, smontare le batterie molto velocemente e mettere insieme tutti i pezzi di automazione. Sarà divertente.
UT-Battelle gestisce ORNL per l’Office of Science del Dipartimento dell’Energia, il singolo più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti. L’Office of Science sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo. Per maggiori informazioni per favore visita energy.gov/scienza.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org