Un nuevo método para recuperar litio de baterías usadas promete ser sostenible

Un reciente estudio reveló que el litio, un elemento crucial en las baterías recargables y vulnerable a interrupciones en la cadena de suministro, puede ser recuperado de desechos de baterías mediante un proceso de recuperación electroquímicamente impulsado. Este método fue probado en tipos de baterías que contienen litio comúnmente utilizadas y demuestra viabilidad económica, con el potencial de simplificar operaciones, minimizar costos y aumentar la sostenibilidad y atractivo del proceso de recuperación para su uso comercial.

La investigación, liderada por el profesor Xiao Su de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, describe un proceso que lixivia metales de las baterías en un disolvente orgánico, y luego utiliza una celda electroquímica en la que un electrodo recubierto de polímero captura el litio.

"El principal desafío es la presencia de otros metales en las corrientes de recuperación de litio, particularmente en los lixiviados orgánicos, que es una forma común de disolver baterías usadas para su reciclaje", comentó Su. "Para superar estos desafíos, hemos introducido un copolímero que captura litio de manera selectiva directamente de los disolventes orgánicos y que puede ser regenerado electroquímicamente".

Los hallazgos del estudio fueron publicados en la revista ACS Energy Letters y fueron co-liderados por la ex estudiante de posgrado Nayeong Kim, con contribuciones de los investigadores postdoctorales Johannes Elbert y Hee-Eun Kim, y el estudiante de pregrado Chengxian Wu.

En el laboratorio, el equipo de investigación de Su desmantela baterías y lixivia metales en un disolvente orgánico, creando una mezcla que contiene litio y otros metales. Luego, trasladan el disolvente a una celda electroquímica con un electrodo recubierto con un copolímero diseñado específicamente que captura iones de litio de la mezcla, similar a una esponja.

"El electrodo lleno de litio se coloca luego en una nueva solución y se aplica un voltaje", explicó Su. "Eso activa el polímero para liberar los iones de litio capturados, que son recolectados, mientras que otros metales quedan atrás en el lixiviado original. Esta regeneración electroquímica permite ciclos repetidos de recuperación selectiva y eficiente de litio de baterías desechadas".

La investigación de Su en recuperación de recursos típicamente incluye un análisis de viabilidad económica, y este estudio sigue esa característica. "Encontramos que, utilizando un enfoque de tres etapas, el litio recuperado podría producirse a un costo que es favorable económicamente en comparación con los precios actuales del mercado del litio", afirmó.

Esto significa que el nuevo método podría ser significativamente menos costoso o al menos competitivo en costos con los métodos existentes de producción de litio. Su mencionó que, aunque los resultados de prueba de concepto son muy prometedores, aún hay espacio para más trabajo en la escalabilidad del sistema, así como en el modelado del proceso para validar aún más sus hallazgos.

"Estos resultados ayudan a resaltar la amplia aplicabilidad de las separaciones electroquímicas para el reciclaje de metales, no solo en agua, sino también de disolventes orgánicos que se utilizan comúnmente para lixiviar baterías desechadas. Imaginamos que este trabajo ayudará a establecer una cadena de suministro más circular y sostenible para el litio, mejorando la seguridad del suministro y potencialmente reduciendo los impactos ambientales asociados con otras formas de extracción de litio, como la minería".