Pesquisadores no Reino Unido e nos Estados Unidos encontraram maneiras de reciclar baterias de veículos elétricos que podem reduzir drasticamente os custos e as emissões de carbono, reforçando os suprimentos sustentáveis para o esperado crescimento da demanda.
As técnicas, que envolvem recuperar partes da bateria para que possam ser reutilizadas, ajudariam a indústria automotiva a lidar com críticas de que, embora os veículos elétricos reduzam emissões ao longo de suas vidas úteis, eles largam com uma pesada pegada de carbono de materiais minerados.
À medida em que governos e regiões buscam assegurar fornecimentos para uma esperada aceleração na demanda de veículos elétricos, a descoberta pode fazer com que materiais valiosos como cobalto e níquel durem mais. Também reduziria a dependência da China e de jurisdições difíceis de mineração.
"Não podemos reciclar produtos complexos como baterias da mesma maneira que reciclamos outros metais. Triturar, misturar os componentes de uma bateria e a pirometalurgia destroem valor", disse Gavin Harper, pesquisador da Instituição Faraday, financiada pelo governo no Reino Unido.
Pirometalurgia se refere à extração de metais usando altas temperaturas em fornalhas, o que, segundo analistas, não é econômico.
Os atuais métodos de reciclagem também dependem da trituração de baterias em pedaços muito pequenos, conhecidos como 'massa negra', que são processados em metais como cobalto e níquel.
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A mudança para a prática conhecida como reciclagem direta, que preservaria componentes como o cátodo e o ânodo, reduziria drasticamente o desperdício de energia e os custos de produção.
Pesquisadores da Universidade de Leicester e da Universidade de Birmingham que trabalham no projeto ReLib da Instituição Faraday encontraram uma maneira de usar ondas ultrassônicas para reciclar o cátodo e o ânodo sem a trituração e entraram com pedido de registro de patente.
A tecnologia recupera o pó catódico, composto por cobalto, níquel e manganês da folha de alumínio, que é colado na produção da bateria. O pó do ânodo, que normalmente seria grafite, é separado da folha de cobre.
Andy Abbott, professor de físico-química na Universidade de Leicester disse que a separação usando ondas ultrassônicas resultaria em uma economia de custo de 60% em comparação com o custo do material virgem.
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Em comparação com tecnologias mais convencionais, com base em hidrometalurgia, que usam líquidos como ácido sulfúrico e água para extrair materiais, a tecnologia ultrassônica pode processar 100 vezes mais materiais da bateria ao longo de um mesmo período, disse.
A equipe de Abbott tem separado as células da bateria manualmente para testar o processo, mas o ReLib está trabalhando em um projeto para usar robôs para separar baterias e pacotes com mais eficiência.
Como leva tempo para acumular suprimentos e sucatas, Abbott afirmou que espera que a tecnologia inicialmente utilize sucatas de instalações de fabricação de baterias como matéria-prima e o material reciclado seria realimentado na produção da bateria.
Nos Estados Unidos, um projeto patrocinado pelo governo no Departamento de Energia, chamado ReCell, está nos últimos estágios de demonstração de tecnologias diferentes, mas também promissoras de reciclagem que renovam o cátodo da bateria para transformá-lo em um novo cátodo.
A ReCell, liderada por Jeff Spangenberger, estudou muitos métodos diferentes, incluindo o uso de ultrassônicos, mas se concentrou em métodos térmicos e com base em solventes.
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"Os EUA não produzem muito cátodo domesticamente, então se utilizarmos a hidrometalurgia ou a pirometalurgia, temos que enviar os materiais reciclados para outros países para serem transformados em cátodos e enviados de volta para nós", disse Spangenberger.
"Para tornar lucrativa a reciclagem de baterias de íon-lítio, sem exigir uma taxa de descarte aos consumidores, e para encorajar o crescimento da indústria de reciclagem, novos métodos que gerem maiores margens de lucro para recicladores precisam ser desenvolvidos".
Existem desafios para a reciclagem direta, incluindo produtos químicos em constante evolução, afirmou Spangenberger. "A ReCell está trabalhando na separação de diferentes químicas de cátodos."
As primeiras células de baterias de veículos elétricos usam cátodos com quantidades iguais de níquel, manganês e cobalto, ou 1-1-1. Isso mudou nos últimos anos, com fabricantes tentando reduzir os custos. A química dos cátodos pode ser 5-3-2, 6-2-2 ou 8-1-1.
A abordagem do projeto ReLib do Instituto Faraday é misturar materiais reciclados e virgens para obter as proporções exigidas de níquel, manganês e cobalto.
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