Ingenieros de la Universidad de Toronto proponen un método nuevo y más sostenible para extraer litio, cobalto, níquel y manganeso de baterías de iones de litio que han llegado al final de su vida útil.
En un papel publicado recientemente en Recursos, Conservación y Reciclajelos investigadores explican que los procesos convencionales para reciclar baterías de iones de litio consumen mucha energía y no son respetuosos con el medio ambiente.
Por un lado, la pirometalurgia, que utiliza temperaturas extremadamente altas, produce emisiones de gases de efecto invernadero. Por otro lado, la hidrometalurgia, que utiliza ácidos y agentes reductores para la extracción, genera aguas residuales que necesitan ser procesadas y manejadas.
Por el contrario, el grupo de la Universidad de Toronto está utilizando la extracción de fluidos supercríticos para recuperar metales de las baterías de iones de litio al final de su vida útil. Este proceso separa un componente de otro mediante el uso de un solvente de extracción a una temperatura y presión por encima de su punto crítico, donde adopta las propiedades de un líquido y un gas.
Para recuperar los metales, los científicos utilizaron dióxido de carbono como disolvente, que se llevó a la fase supercrítica aumentando la temperatura por encima de los 31 grados centígrados y la presión hasta los 7 megapascales.
Pudieron demostrar que este proceso igualaba la eficiencia de extracción de litio, níquel, cobalto y manganeso en un 90 % en comparación con los procesos de lixiviación convencionales, además de usar menos productos químicos y generar significativamente menos desechos secundarios. La principal fuente de energía gastada durante el proceso de extracción con fluido supercrítico se debió a la compresión del dióxido de carbono.
«La ventaja de nuestro método es que estamos utilizando dióxido de carbono del aire como solvente en lugar de ácidos o bases altamente peligrosos», dijo la investigadora principal, Gisele Azimi, en un comunicado de prensa. “El dióxido de carbono es abundante, barato e inerte, y también es fácil de manejar, ventilar y reciclar”.
Una conexión con cafeína
La extracción con fluidos supercríticos no es un proceso nuevo. Se ha utilizado en las industrias alimentaria y farmacéutica para extraer cafeína de los granos de café desde la década de 1970. El trabajo de Azimi y su equipo se basa en investigaciones previas en el laboratorio para recuperar elementos de tierras raras de las baterías de níquel e hidruro metálico.
Sin embargo, esta es la primera vez que se utiliza este proceso para recuperar metales de baterías de iones de litio.
“Ahora nos estamos moviendo hacia la comercialización de este método para aumentar su nivel de preparación tecnológica. Nuestro próximo paso es finalizar asociaciones para construir instalaciones de reciclaje a escala industrial para recursos secundarios. Si está habilitado, sería un gran cambio de juego”, dijo Azimi.
En su opinión, si se reciclan más baterías, es posible mantener la cadena de suministro restringida de metales para baterías y ayudar a reducir el costo de las baterías de vehículos eléctricos, lo que hace que los vehículos sean más asequibles.
