Foram feitos progressos significativos na tecnologia sustentável com o desenvolvimento de processos para a recuperação de electrólitos de baterias de iões de lítio gastas, utilizando dióxido de carbono subcrítico e supercrítico. Este método inovador explora as propriedades únicas do dióxido de carbono supercrítico, um estado em que se comporta como um líquido e um gás, para extrair eficientemente estes componentes sem produzir subprodutos perigosos. Este avanço poderá levar a processos de reciclagem mais seguros e eficientes que ajudem a proteger o nosso planeta, ao mesmo tempo que recuperam os materiais necessários para utilização futura.
Nils Zachmann conduziu esta pesquisa inovadora sob a supervisão do Dr. Burçak Ebin e da Dra. Martina Petranikova da Chalmers University of Technology e do Dr. O estudo, publicado no Journal of Carbon Dioxy Utilization, explora a eficiência e segurança do uso de dióxido de carbono para extrair eletrólitos sob diferentes condições de pressão e temperatura.
O eletrólito nas baterias de íon de lítio é fundamental para o desempenho da bateria e geralmente contém ingredientes inflamáveis e perigosos, como carbonato de dimetila, carbonato de etilmetila e hexafluorofosfato de lítio (LiPF).6). Os métodos tradicionais de reciclagem envolvem processamento em alta temperatura, que destrói o eletrólito e libera gases tóxicos como o fluoreto de hidrogênio (HF). Drs. Ebin e Zachmann pretendem resolver esses problemas extraindo seletivamente componentes eletrolíticos valiosos sem produzir emissões prejudiciais.
A pesquisa mostra que a densidade do dióxido de carbono, que é afetada pela pressão e temperatura, é crítica para a recuperação eficiente de solventes eletrolíticos não polares, como carbonato de dimetila (DMC) e carbonato de etilmetila (EMC). Vale a pena notar que estes solventes podem ser extraídos completamente, enquanto o componente polar carbonato de etileno (EC) é apenas minimamente extraído. Esta seletividade reduz a complexidade e os riscos potenciais associados ao processo de reciclagem.
Zachmann explica o significado de suas descobertas: “O resultado mais importante é que o carbonato de dimetila e o carbonato de metiletila foram extraídos de forma completamente seletiva nas condições estudadas, enquanto o carbonato de etileno polar foi extraído apenas em pequenas quantidades.” Isto indica um avanço significativo no processo de reciclagem, garantindo a recuperação eficiente e segura de materiais valiosos.
O processo foi testado sob diversas condições, pressões e faixas de temperatura. A extração ideal ocorre a alta pressão moderada e baixa temperatura, alcançando taxas de extração de eletrólitos respeitáveis. Notavelmente, estudos confirmam que este processo não causa a quebra do LiPF6evitando assim a liberação de gases tóxicos.
Além disso, a equipe de pesquisa utilizou tecnologias analíticas avançadas, como cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) e espectrometria infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) para verificar a composição do eletrólito extraído e dos gases de exaustão. Estas análises confirmaram a ausência de emissões nocivas, sublinhando os benefícios ambientais desta abordagem.
Ebin destacou os impactos ambientais e econômicos: “A remoção segura do eletrólito é crítica do ponto de vista ambiental, pois reduz as emissões de gases de efeito estufa provenientes da incineração de eletrólitos e as ameaças associadas aos resíduos de lítio-boro, ao mesmo tempo que melhora a segurança de todo o processo de reciclagem”.
O estudo também destaca o potencial de combinar o processo com técnicas hidrometalúrgicas existentes para recuperar metais valiosos de baterias de íon-lítio. Os pesquisadores acreditam que, ao remover primeiro os componentes orgânicos, o processo subsequente de reciclagem do metal pode ser mais eficiente e ecologicamente correto.
Em resumo, o uso de dióxido de carbono subcrítico e supercrítico por Nils Zachmann e colegas para reciclar eletrólitos de baterias de íons de lítio usadas representa um avanço promissor na tecnologia sustentável. Esta abordagem não só aumenta a taxa de recuperação de materiais valiosos, mas também reduz significativamente os possíveis riscos ambientais associados aos processos tradicionais de reciclagem. À medida que a procura por baterias de iões de lítio continua a crescer, abordagens inovadoras como estas são críticas para gerir o ciclo de vida destes importantes dispositivos de armazenamento de energia.
Nota do autor: Este trabalho foi apoiado por doações do Programa de Financiamento de Baterias da Agência Sueca de Energia (número do projeto: P2019-90078), FORMAS – Conselho Sueco de Pesquisa para o Desenvolvimento Sustentável (número do projeto: 2021-01699) e Horizon Europe (projeto 101069685 – RHINOCEROS). No entanto, os pontos de vista e opiniões expressos são dos autores e não refletem necessariamente os da União Europeia ou da Agência Executiva Europeia para o Clima, Infraestruturas e Ambiente (CINEA). Nem a UE nem os organismos autorizados podem ser responsabilizados por isto.
Referência do diário
Niels Zuckerman, Robert V. Fox, Martina Petranikova e Bursak Ebin. “Implementação de processos subcríticos e supercríticos de dióxido de carbono para recuperação seletiva de eletrólitos de baterias de íon-lítio gastas.” Journal of Carbon Dioxy Utilization 81 (2024): 102703. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcou.2024.102703
