Reciclaje de pilas con ácido cítrico
Proceso de reciclado de alta eficacia para baterías de iones de litio NCM
Un proceso sencillo, muy eficaz, barato y respetuoso con el medio ambiente podría proporcionar una vía viable para el reciclado sostenible de las baterías de iones de litio (BIL) agotadas: No es necesario añadir más productos químicos que el ácido cítrico para lixiviar y separar más del 99 % de los metales litio, níquel, cobalto y manganeso contenidos en las baterías NCM. El material reciclado resultante puede convertirse directamente en electrodos de NCM, según informa un equipo de investigación en la revista Angewandte Chemie.
Desde los teléfonos inteligentes hasta los vehículos eléctricos, las baterías de iones de litio están omnipresentes en nuestra vida cotidiana. También son un componente importante de nuestra transición a las energías renovables, ya que se utilizan para almacenar el exceso de energía solar y eólica y devolverla a la red eléctrica cuando se demanda. El inconveniente es que su limitada vida útil da lugar a un gran número de baterías de litio gastadas que contienen metales pesados peligrosos y otros materiales nocivos. Además, los recursos metálicos se están agotando.
La mayoría de los procesos de reciclado consumen mucha energía, producen emisiones elevadas y el material recuperado es limitado o de baja calidad. O bien requieren grandes cantidades de productos químicos, son complicados y caros, y producen gases tóxicos y vertidos. La lixiviación con ácidos biocompatibles como el ácido cítrico es una alternativa a estos procesos. Sin embargo, los procesos convencionales (proceso de quelación-gel) requieren un exceso significativo del ácido, y el valor del pH debe ajustarse constantemente con amoníaco, lo que resulta complicado y poco respetuoso con el medio ambiente.
Un equipo de la Universidad China de Minería y Tecnología (Pekín), la Universidad de Fuzhou, la Universidad de Tecnología Química de Pekín y la Universidad Tsinghua de Shenzhen (China), dirigido por Guangmin Zhou y Ruiping Liu, ha desarrollado un novedoso método basado en ácido cítrico para la lixiviación, separación y recuperación de metales de cátodos de NCM. El NCM es un óxido mixto que contiene níquel, cobalto y manganeso en una estructura laminar. Los iones de litio están encerrados entre las capas.
El truco de su método: En lugar de lixiviar con un exceso de ácido cítrico como los métodos convencionales, utilizan una cantidad relativamente pequeña. De este modo, sólo se disocian dos de los tres grupos ácidos del ácido cítrico. Los protones liberados rompen los enlaces litio-oxígeno, liberando iones de litio del NCM a la solución. Los enlaces entre los otros iones metálicos y los iones oxígeno también se rompen. El níquel, el cobalto y el manganeso entran en la solución, donde los aniones del ácido cítrico los unen en complejos estables. A continuación, el tercer grupo ácido del ácido cítrico reacciona con el grupo hidroxilo de la misma molécula. Se produce un cierre del anillo en una reacción de esterificación intramolecular (lactonización de Fischer). Esto facilita la reacción de los productos intermedios entre sí para formar un poliéster, que se gelifica en partículas sólidas que pueden separarse fácilmente. El consumo de energía y las emisionesde CO2 son significativamente menores que en los procesos hidrometalúrgicos de reciclado convencionales.
Posteriormente, el gel puede calentarse para quemar el fragmento orgánico. El resultado es una nueva estructura laminar de NCM con iones de litio incluidos, que puede utilizarse como material de electrodos de alta calidad.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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