Una nueva estrategia de reciclado de baterías de iones de litio gastadas se basa en un proceso hidrometalúrgico en una solución neutra. Esto permite lixiviar el litio y otros metales valiosos de una forma respetuosa con el medio ambiente, muy eficaz y rentable, según informa un equipo de investigación chino en la revista Angewandte Chemie. La eficacia de la lixiviación aumenta eficazmente gracias a un mecanismo de reducción sólido-sólido, el llamado efecto batería y la adición del aminoácido glicina. El reprocesamiento hidrometalúrgico habitual de las baterías de iones de litio gastadas se basa en procesos de lixiviación con ácido y/o amoníaco. Sin embargo, el uso excesivo y repetido de ácidos y bases aumenta la contaminación ambiental y los riesgos para la seguridad. Un proceso con pH neutro sería más seguro y respetuoso con el medio ambiente.
Para conseguirlo, el equipo dirigido por Lei Ming y Xing Ou, de la Universidad Central del Sur de Changsha, Zhen Yao, de la Universidad Normal de Guizhou, y Jiexi Wang, de la Central Nacional de Investigación en Ingeniería de Materiales Avanzados de Almacenamiento de Energía, tuvo que rebuscar en su bolsa de trucos, ya que los reactivos agresivos necesarios para los procesos clásicos de lixiviación no son tan fáciles de sustituir.
Primer truco: crean "microbaterías" in situ, que ayudan a descomponer el material catódico gastado de las baterías: óxido de níquel-cobalto-manganeso (NCM) cargado de litio. Las partículas de NCM se mezclan en un líquido neutro con una sal de hierro (II), oxalato sódico y el aminoácido glicina. Como resultado, se deposita sobre las partículas una fina capa sólida de oxalato de hierro(II). Esta "cáscara" actúa como ánodo y los núcleos de NCM como cátodo (efecto batería).
Los electrones pueden transferirse fácilmente gracias al contacto directo y estrecho. Además, el recubrimiento impide que se depositen subproductos no deseados en las partículas. El efecto batería impulsa una reacción electroquímica en la que los iones de hierro (II) se oxidan a iones de hierro (III) y los iones de oxígeno de las partículas oxídicas de NCM se reducen a iones de hidróxido con el agua. Esto rompe las capas de NCM y los iones de litio, níquel, cobalto y manganeso almacenados en la estructura se liberan en la solución.
Aquí son "capturados" -truco dos- por la glicina en forma de compuestos complejos. La glicina también tiene otra misión: amortiguar el valor de pH de la solución en el rango neutro. En 15 minutos fue posible lixiviar el 99,99% de litio, el 96,86% de níquel, el 92,35% de cobalto y el 90,59% de manganeso de los cátodos usados.
La lixiviación eficaz en una solución neutra podría abrir nuevas vías para el reciclado a gran escala y respetuoso con el medio ambiente de las pilas usadas. Apenas se producen gases nocivos y el agua residual de glicina es apta como fertilizante. Se consume mucha menos energía y los costes son inferiores a los de los procesos convencionales.
