Il processo meccanochimico ricicla le batterie agli ioni di litio esauste utilizzando CO₂ a temperatura ambiente

Ogni anno, il numero di batterie agli ioni di litio aumenta, raggiungendo i 7,8 miliardi a livello globale solo nel 2016, mentre la maggior parte dei Paesi in via di sviluppo non dispone di norme di riciclaggio adeguate. Con miliardi di batterie agli ioni di litio utilizzate in tutto il mondo, la crescente marea di batterie esauste sta creando seri rischi per l'ambiente e la salute.

Ora i ricercatori dell'Accademia Cinese delle Scienze e dell'Istituto di Tecnologia di Pechino hanno svelato una rivoluzionaria strategia "tre in uno" per affrontare la crescente crisi globale delle batterie agli ioni di litio esauste. Pubblicato su Nature Communications, lo studio illustra un processo che recupera i metalli critici a temperatura ambiente, senza i forni ad alta intensità energetica o gli acidi aggressivi tipicamente richiesti nel riciclaggio.

La scoperta si basa sul trattamento meccanochimico, un processo di macinazione a sfere ad alta energia che induce un disordine cationico nella struttura atomica della batteria. Questa forza meccanica innesca una micro-segregazione, spingendo gli atomi di litio verso la superficie e concentrando i metalli di transizione come il nichel e il cobalto nel nucleo. Questo riarrangiamento rende il litio altamente reattivo, consentendo la sua estrazione selettiva.

Per recuperare il metallo, il team ha introdotto una miscela di acqua e anidride carbonica pressurizzata (_CO2). La_CO2 agisce come reagente di lisciviazione, reagendo con la superficie ricca di litio per formare bicarbonato di litio di elevata purezza. Questo metodo raggiunge un'efficienza di recupero del litio superiore al 95% e isola efficacemente la_CO2, evitando che il gas serra entri nell'atmosfera.

La strategia risolve anche il problema dei rifiuti secondari. Invece di scartare gli avanzi di metallo, il processo li riutilizza in catalizzatori ad alte prestazioni della Reazione di Evoluzione dell'Ossigeno (OER) per la produzione di idrogeno verde. Nei test, questi catalizzatori hanno dimostrato un basso sovrapotenziale di 322 mV e sono rimasti stabili per oltre 200 ore di funzionamento.

Operando a temperatura e pressione ambiente, il sistema elimina i rifiuti liquidi tossici e l'elevata impronta di carbonio associati alla pirometallurgia e all'idrometallurgia tradizionali. I ricercatori ritengono che questo percorso a ciclo chiuso - particolarmente efficace per i sistemi catodici ad alto contenuto di nichel - fornisca una soluzione sostenibile e su scala industriale per collegare la gestione dei rifiuti delle batterie con la conversione di energia rinnovabile.