A moagem de baterias de lítio poderia ajudar a reciclá-las?

Pesquisadores recuperaram lítio de baterias em pequena escala usando força mecânica

A moagem de baterias velhas pode levar a uma maneira de baixo consumo de energia para reciclar o lítio e outros metais usados ​​nelas.

As baterias de íons de lítio estão em toda a nossa tecnologia pessoal – como telefones, laptops e fones de ouvido sem fio – e alimentam veículos elétricos. Sem eles, nossas vidas seriam muito diferentes.

O lítio em baterias recarregáveis ​​é atualmente reciclado aquecendo-as a altas temperaturas ou tratando-as com ácidos concentrados e solventes orgânicos. As estimativas de quanto lítio é reciclado variam, mas os cálculos do consultor de baterias de lítio Hans Eric Melin sugerem que talvez 15% do metal nas baterias seja recuperado.

Oleksandr Dolotko, cientista de materiais do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha, e seus colegas usaram a mecanoquímica – o início de uma reação química por força mecânica de moagem ou moagem – para recuperar o lítio das baterias de íons de lítio.

Essas baterias contêm compostos de lítio e outros metais, como cobalto ou níquel. Embora o suprimento desses metais não esteja diminuindo criticamente, reciclá-los está se tornando mais importante porque os dispositivos movidos a bateria estão se tornando mais prevalentes como parte da transição para longe da energia de combustível fóssil. A União Europeia estabeleceu uma meta de 80% de recuperação de lítio para todas as baterias até 2031.

A equipe de Dolotko desenvolveu dois métodos de extração, com sucesso variável. Eles primeiro pegaram o material do cátodo de uma bateria de óxido de cobalto e lítio e o combinaram com a mesma quantidade de folha de alumínio. As baterias da vida real contêm alumínio, que elas usam como um 'coletor de corrente' para permitir que os elétrons saiam da bateria. Os pesquisadores misturaram os compostos usando um moedor chamado moinho de bolas. Após 3 horas, o alumínio reagiu com o material do cátodo e produziu uma mistura de óxidos de alumínio insolúveis, bem como cobalto metálico e óxidos de lítio solúveis em água.

Um método de separação conhecido como lixiviação à base de água e posterior purificação produziu o composto de lítio reciclado: carbonato de lítio, que pode ser usado para fazer mais baterias.

Mas essas reações recuperaram apenas 30% do metal. "Em algum lugar houve uma perda de lítio", diz Dolotko. Então a equipe de Dolotko ajustou seu experimento. A segunda versão tinha menos etapas — eles aqueciam a mistura que saía da moagem da bola com água. Isso evitou a formação de óxidos de alumínio e lítio insolúveis, que bloqueiam o lítio.

A equipe testou ambos os processos com diferentes materiais de cátodo usados ​​em baterias, bem como uma mistura dos cátodos. O processo aprimorado recuperou 75% do lítio de uma mistura de materiais catódicos.

A mecanoquímica não é normalmente usada em processos químicos comerciais, e exatamente como a força mecânica inicia as reações químicas não é completamente compreendido, diz Dolotko. "É realmente difícil dizer como isso acontece", diz ele. Talvez a temperatura aumente em pontos específicos do processo ou o atrito produza alguns produtos intermediários, sugere ele. Mas a moagem fez com que o alumínio agisse como um agente redutor, como ele esperava.

Esse processo de reciclagem mecanoquímica é uma demonstração, na escala de um pequeno laboratório, e, como tal, é uma prova de princípio, e não uma tecnologia revolucionária, diz Melin, diretor da Circular Energy Storage, uma consultoria com sede em Londres focada no lítio mercado de fim de vida útil de baterias de íons. Ele aponta que a reciclagem de baterias é mais complicada do que simplesmente desenvolver uma nova técnica, e tem a ver tanto com a economia das matérias-primas quanto com a adoção de tecnologias que usam baterias, como veículos elétricos.

“Estamos em uma situação em que realmente não sabemos hoje de onde virá o lítio de que precisamos em 2030”, diz Melin.

Dolotko diz que há oportunidades para refinar o processo e também está trabalhando para extrair outros metais das baterias ao mesmo tempo, incluindo cobalto e níquel.