I ricercatori della Linnaeus University nello studio pubblicato nella rivista ACS Omega, hanno sviluppato un modo più ecologico per recuperare il cobalto dalle batterie agli ioni di litio usate, hanno evidenziato che con un solvente liquido composto da sostanze facilmente reperibili, derivate dall’urina e dall’acido acetico, si può recuperare oltre il 97% per cento del cobalto. I ricercatori vedono un buon potenziale per l’applicazione su larga scala.
L’aumento della domanda di batterie agli ioni di litio in combinazione con la disponibilità limitata dei metalli come il cobalto, necessari per produrre tali batterie, spinge alla necessità di metodi efficienti per il riciclaggio delle batterie.
Il cobalto è uno dei componenti principali delle moderne batterie agli ioni di litio, ampiamente utilizzate nei veicoli elettrici e negli smartphone. La domanda di cobalto è forte, dovrebbe aumentare nei prossimi anni. Tuttavia, oggi solo una frazione delle batterie scartate viene riciclata.
Ian Nicholls, professore di chimica alla Linnaeus University, ha affermato:
«I metodi odierni per riciclare il cobalto dalle batterie presentano molti inconvenienti, richiedono quantità significative di energia e creano biprodotti pericolosi sia per l’uomo sia per l’ambiente. Invece di estrarlo, possiamo con metodi più efficienti e rispettosi dell’ambiente, riutilizzare una parte molto significativa del cobalto che è già in uso».
Riciclaggio delle batterie più ecologico
Il nuovo metodo per riciclare il cobalto sviluppato dal gruppo di ricerca di Ian Nicholls ci spinge verso un’industria delle batterie più verde. Il metodo affronta due problemi principali con l’attuale riciclaggio: elevati costi energetici e rifiuti pericolosi.
Il metodo utilizzando un solvente liquido, che separa il cobalto, che può essere successivamente utilizzato per fabbricare nuove batterie, prevede la dissoluzione dell’ossido di cobalto di litio, una sostanza utilizzata nelle moderne batterie agli ioni di litio.
Subramanian Suriyanarayanan, tra i ricercatori che dal 2013 ha svolto studi sul nuovo solvente, ha affermato:
«Il solvente è una combinazione di due sostanze facilmente reperibili, un semplice derivato dell’urea, che si trova naturalmente nelle urine, e l’acetammide, che può essere facilmente recuperata dall’acido acetico».
Richiede meno energia
Il vantaggio principale del nuovo solvente, rispetto ai metodi ampiamente utilizzati per riciclare il cobalto, è che il processo può avvenire a temperature molto più basse.
Ian Nicholls ha detto:
«Nel nostro caso, la reazione è più efficiente a 180° C. Ciò rende il nostro metodo molto più efficiente dal punto di vista energetico rispetto alle opzioni commerciali odierne, come la pirometallurgia, che richiede temperature estreme, spesso superiori a 1.400° C».
Può lavorare su larga scala
I ricercatori hanno estratto oltre il 97% del cobalto da elementi di ossido di cobalto di litio che hanno trascorso due giorni nel solvente riscaldato.
Il cobalto grezzo è stato poi utilizzato per produrre nuove batterie, che a loro volta sono state riciclate con effetto mantenuto. Nuove batterie sono state costruite in collaborazione con i ricercatori dell‘Indian Institute of Technology di Madras, in India.
I ricercatori della Linnaeus University vedono i risultati come un passo verso una produzione di batterie più ecologiche.
Ian Nicholls ha affermato:
«La combinazione di sostanze prontamente disponibili, relativamente innocue e l’elevata efficienza energetica, offre al nostro metodo il potenziale per lavorare per l’estrazione su larga scala».
Riciclaggio delle batterie agli ioni di litio
L’estrazione di litio e cobalto è associata a rischi ambientali e condizioni di lavoro discutibili. Il nostro utilizzo di questi elementi delle terre rare può essere più sostenibile con metodi migliori per riciclare i metalli attuali. È difficile al momento, riciclare il cobalto in modo economico e sicuro, di conseguenza, la maggior parte delle batterie esaurite viene accumulata o incenerita.
Esistono tre metodi principali per riciclare i metalli delle terre rare dalle batterie: pirometallurgia, idrometallurgia e biometallurgia. Ogni metodo ha pro e contro e può essere utilizzato da solo o in combinazione.
Pirometallurgia
Comporta la separazione dei metalli a temperature molto elevate, spesso superiori a 1.400° C. È il metodo più sviluppato, ma comporta costi energetici elevati e la generazione di gas nocivi.
Idrometallurgia
I metalli vengono recuperati utilizzando solventi chimici. Il metodo comporta meno rischi per i gas nocivi, ma generalmente richiede composti chimici altamente pericolosi in grandi quantità.
Biometallurgia
Utilizza i batteri (processi microbici) per separare i metalli l’uno dall’altro, ma il processo generalmente richiede sostanze aggiuntive per accelerare la reazione. I suoi svantaggi includono efficienza, costi e rischi ambientali.