Innovadora tecnología de reciclaje logra 99% de pureza en níquel y cobalto

Un equipo de investigación del Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) reveló una innovadora tecnología de reciclaje que permite recuperar más del 95% de níquel y cobalto de baterías desechadas, alcanzando una pureza superior al 99%. Este método avanzado aborda las limitaciones de los procesos de reciclaje húmedo convencionales, que a menudo implican procedimientos químicos complejos y generan grandes volúmenes de aguas residuales perjudiciales. La nueva técnica promete una solución más sostenible y eficiente que podría transformar la industria del reciclaje de baterías.

El profesor Kwiyong Kim y su equipo de investigación demostraron con éxito un proceso de separación electroquímica selectiva utilizando un disolvente especial multifuncional. Este avance, publicado en Energy Storage Materials, permite la recuperación eficiente de níquel y cobalto de baterías gastadas a través de un único paso respetuoso con el medio ambiente.

Las baterías desechadas son a menudo denominadas "minas urbanas" debido a su abundancia de metales críticos, como níquel, cobalto y manganeso. Sin embargo, la coexistencia de múltiples metales dificulta su separación. Los métodos convencionales dependen de ácidos fuertes, como el ácido sulfúrico, y extractantes químicos, que producen aguas residuales peligrosas e implican procesos energéticamente intensivos en múltiples etapas.

El nuevo proceso electroquímico minimiza el uso de productos químicos y la producción de aguas residuales, al tiempo que mejora tanto la pureza como la eficiencia de recuperación. Al aplicar un voltaje controlado a una mezcla líquida que contiene material de batería triturado, los iones metálicos se depositan selectivamente como metales sólidos. Esta técnica aprovecha los diferentes voltajes a los que se reduce cada ion metálico, permitiendo una separación precisa.

Específicamente, el equipo superó el desafío común de la co-deposición simultánea de níquel y cobalto, que generalmente ocurre a voltajes similares, empleando un co-disolvente especializado. El glicol etileno en el disolvente se une preferentemente con los iones de níquel, mientras que los iones de cloruro estabilizan el cobalto como complejos de tetrachlorocobalto. Esta coordinación diferencial desplaza los voltajes de reducción, permitiendo que el níquel se deposite a -0.45 V y el cobalto a -0.9 V, separando efectivamente los dos metales.

Una ventaja adicional de este proceso es la formación natural de subproductos de cloro, que disuelven selectivamente las impurezas de cobalto. Esta auto-purificación in situ mejora la pureza del níquel recuperado sin necesidad de pasos de refinado adicionales. La solución que contiene cloro puede ventilarse de manera segura, ya que forma iones inertes, y el contenido de ácido clorhídrico del disolvente puede regenerarse y reutilizarse, minimizando el impacto ambiental.

Cuando se aplicó a lixiviados de baterías NCM (Níquel-Cobalto-Manganeso) reales, el proceso logró tasas de recuperación superiores al 95%, con una pureza de separación que superó el 99.9% tanto para el níquel como para el cobalto. Notablemente, el disolvente especial mantuvo su rendimiento durante al menos cuatro ciclos de reutilización, reduciendo aún más los desechos.

El profesor Kim afirmó: "Al superar la larga tradición de compromiso entre pureza y tasa de recuperación en la separación electroquímica, nuestro método ofrece una solución sostenible y rentable. Minimiza el uso de productos químicos y aguas residuales, contribuyendo a un ecosistema de reciclaje de baterías más sostenible".

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