Inovação utiliza óleo vegetal e água para extrair metais preciosos
Com a crescente demanda por eletrificação no setor de transportes, a reciclagem de baterias de íon-lítio (LIBs) se tornou um desafio crucial para a sustentabilidade. Atualmente, os processos convencionais de reciclagem utilizam técnicas de pirometalurgia e hidrometalurgia, que são energeticamente intensivas e destroem a estrutura cristalina dos materiais da bateria, tornando necessária a sua resíntese.
Pesquisadores da Universidade de Leicester, no Reino Unido, desenvolveram uma técnica inovadora que utiliza óleo de cozinha e água para recuperar metais valiosos dos resíduos de baterias. Esse novo método promete ser mais acessível e ecológico, podendo transformar o mercado de reciclagem de baterias.
Como funciona o processo?
A princípio, os cientistas, liderados pelo professor Andrew P. Abbott e pelo Dr. Jake Yang, descobriram que, ao misturar pequenas quantidades de óleo vegetal na água e aplicar ultrassom, formam-se nanoemulsões. Essas microgotículas de óleo aderem à superfície do grafite presente no resíduo da bateria, conhecido como “massa negra”, separando-o dos óxidos metálicos valiosos, como lítio, níquel e cobalto.
O método baseia-se na diferença de hidrofobicidade entre o grafite e os óxidos metálicos de lítio. Utilizando apenas 1% de óleo vegetal em água e um curto pulso de agitação ultrassônica de alta potência (cerca de um minuto), o grafite é seletivamente capturado pelas gotículas oleosas, permitindo sua fácil remoção por peneiramento. O material do cátodo é recuperado com pureza de até 96,6%, sem necessidade de reagentes químicos agressivos.
Vantagens do novo método
Redução da pegada de carbono: Evita a queima de grafite, reduzindo as emissões de CO2 na cadeia produtiva dos veículos elétricos.
Redução no consumo de energia: Utiliza apenas 1% da energia necessária para a remoção térmica do aglutinante tradicional das baterias.
Processo rápido e eficiente: A separação dos materiais ocorre em poucos minutos.
Menor impacto ambiental: Elimina a necessidade de incineração e reduz a emissão de gases de efeito estufa.
Baixo custo operacional: Evita o uso de produtos químicos caros e etapas adicionais de purificação.
O impacto na economia circular e no setor de baterias
Antes de mais nada, compreende-se que o crescimento exponencial da mobilidade elétrica e da eletrônica de consumo aumentou significativamente a demanda por baterias de íons de lítio. No entanto, sua reciclagem ainda enfrenta desafios. Estima-se que existam mais de 40 milhões de veículos elétricos e 10 bilhões de dispositivos eletrônicos em uso, todos dependentes dessas baterias.
Atualmente, os métodos convencionais de reciclagem incluem processos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos, que destroem a estrutura cristalina dos materiais e exigem novas etapas de síntese para a reutilização.
Dessa maneira, o novo método de nanoemulsão possibilita a reciclagem em “ciclo curto”. Permitindo que os materiais sejam reaproveitados diretamente na fabricação de novas baterias, reduzindo custos e impactos ambientais.
Desafios e próximos passos
Em suma, a Universidade de Leicester, em parceria com a Universidade de Birmingham, está expandindo os testes para viabilizar a aplicação em escala industrial.
Embora o método represente um grande avanço na reciclagem de curto ciclo de LIBs, ainda há desafios a serem superados. A próxima etapa envolve o desenvolvimento de aglutinantes solúveis em água para substituir o tradicional PVDF (fluoreto de polivinilideno), o que pode reduzir em 99% o consumo energético da reciclagem de baterias.
O projeto ReBlend, financiado pela Innovate UK, está desenvolvendo uma linha piloto capaz de processar dezenas de quilos de massa negra por hora.
Bem como, os pesquisadores buscam otimizar o processo para permitir a reciclagem industrial em larga escala. Além disso, empresas do setor de baterias e reciclagem estão sendo convidadas a testar a tecnologia. Entretanto, a falta de padronização no design das baterias é um desafio para o reaproveitamento eficiente dos materiais.
Conclusão
Por fim, a descoberta dessa nova técnica de reciclagem pode ser um divisor de águas na transição para uma economia mais circular e sustentável. Como destacou o Dr. Jake Yang: “Este método simples e acessível tem o potencial de revolucionar a reciclagem de baterias em larga escala”.
Se bem implementada, essa solução não apenas tornará a reciclagem mais econômica, mas também contribuirá significativamente para a redução dos impactos ambientais do ciclo de vida das baterias de íons de lítio.
Fontes
- Universidade de Leicester
- Artigo
- Faraday Institution
- Innovate UK