Novo método extrai hidróxido de lítio pronto para baterias de células gastas

À medida que o mundo avança rapidamente para veículos elétricos, a questão de como lidar com a crescente montanha de baterias gastas torna-se mais urgente. O lítio, um componente crítico para estas baterias, é difícil e caro de extrair e refinar, e reciclá-lo de forma limpa tem sido um desafio persistente. Tradicionalmente, os métodos de reciclagem dependem fortemente de fundição ou tratamentos químicos agressivos, produzindo frequentemente carbonato de lítio em vez do mais desejável hidróxido de lítio. Este carbonato precisa depois de conversão adicional antes de poder ser reutilizado pelos fabricantes de baterias, adicionando etapas, custos e resíduos extras.\n\nUma equipa de engenheiros da Rice University abordou o problema da reciclagem com uma pergunta simples: por que não reciclar o lítio da mesma forma que é libertado da bateria durante o carregamento? Esta ideia levou a um novo método que evita os habituais tratamentos de alta temperatura ou ácidos agressivos. O processo usa um reator eletroquímico que imita a química da própria bateria, extraindo íons de lítio dos materiais catódicos usados, como o fosfato de ferro de lítio, aplicando uma corrente elétrica. Estes íons de lítio passam então por uma membrana fina para a água, onde reagem instantaneamente com íons hidróxido produzidos no eletrodo oposto, formando hidróxido de lítio de alta pureza. Sem necessidade de químicos adicionais.\n\nEsta abordagem é bastante elegante porque usa apenas eletricidade, água e o resíduo da bateria — comumente chamado de massa negra — para produzir hidróxido de lítio diretamente da fonte. O processo é também energeticamente eficiente, consumindo tão pouco quanto 103 quilojoules por quilograma de massa negra, cerca de dez vezes menos que os métodos convencionais de lixiviação ácida (sem contar o processamento adicional que esses métodos requerem). Importa referir que a equipa não se limitou a experiências em laboratório. Realizaram um teste de durabilidade de 1.000 horas num reator compacto de 20 centímetros quadrados, processando com sucesso 57 gramas de massa negra industrial fornecida pela TotalEnergies.\n\nO hidróxido de lítio resultante tinha mais de 99% de pureza, e o processo manteve quase 90% de recuperação de lítio durante o teste. Além disso, a técnica mostrou versatilidade ao funcionar bem com várias químicas de baterias, incluindo óxido de manganês de lítio e várias misturas de níquel-manganês-cobalto. Demonstraram até um processo roll-to-roll onde eletrodos inteiros de fosfato de ferro de lítio, ainda no seu suporte de alumínio, foram processados diretamente, evitando a necessidade de raspagem ou pré-tratamento. Esta demonstração roll-to-roll aponta para como a tecnologia poderia integrar-se em linhas automatizadas de desmontagem de baterias, tornando a reciclagem mais eficiente.\n\nPara o futuro, a equipa pretende aumentar a escala empilhando reatores para lidar com volumes maiores, aumentando a carga de massa negra por ciclo e desenvolvendo membranas mais seletivas que repelem melhor a água. Também querem melhorar as etapas pós-processamento de concentração e cristalização do hidróxido de lítio para reduzir ainda mais o consumo de energia e as emissões. Os investigadores acreditam que, ao enfrentar estes próximos desafios, podem tornar a reciclagem de lítio mais limpa, simples e sustentável, fortalecendo assim a cadeia de abastecimento para novas baterias.\n\nAs suas descobertas foram recentemente publicadas na revista Joule, marcando um avanço significativo na tecnologia de reciclagem de baterias. Esta inovação não só encurta o caminho para o lítio voltar às novas baterias de veículos elétricos, como também reduz resíduos e o impacto ambiental, oferecendo uma solução promissora à medida que a procura por armazenamento de energia limpa continua a crescer mundialmente.