Processo mecanoquímico recicla baterias de íon-lítio gastas usando CO₂ em temperatura ambiente

A cada ano, o número de baterias de íon-lítio aumenta, atingindo 7,8 bilhões em todo o mundo somente em 2016, enquanto a maioria dos países em desenvolvimento não possui regulamentações de reciclagem adequadas. Com bilhões de baterias de íon-lítio usadas em todo o mundo, a crescente onda de baterias usadas está criando sérios riscos ambientais e à saúde.

Agora, pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências e do Instituto de Tecnologia de Pequim revelaram uma estratégia revolucionária "três em um" para enfrentar a crescente crise global de baterias de íon-lítio usadas. Publicado na Nature Communications, o estudo detalha um processo que recupera metais essenciais à temperatura ambiente sem os fornos que consomem muita energia ou os ácidos agressivos normalmente exigidos na reciclagem.

A inovação está centrada no tratamento mecanoquímico, um processo de moagem de bolas de alta energia que induz a desordem catiônica na estrutura atômica da bateria. Essa força mecânica aciona a microssegregação, levando os átomos de lítio para a superfície e concentrando os metais de transição, como o níquel e o cobalto, no núcleo. Esse rearranjo torna o lítio altamente reativo, permitindo sua extração seletiva.

Para recuperar o metal, a equipe introduziu uma mistura de água e dióxido de carbono (_CO2) pressurizado. O_CO2 atua como reagente de lixiviação, reagindo com a superfície rica em lítio para formar bicarbonato de lítio de alta pureza. Esse método atinge uma eficiência de recuperação de lítio superior a 95% e, ao mesmo tempo, isola efetivamente_{o CO2}, evitando que o gás de efeito estufa entre na atmosfera.

A estratégia também resolve o problema dos resíduos secundários. Em vez de descartar as sobras de metal, o processo as recicla em catalisadores de Reação de Evolução de Oxigênio (OER) de alto desempenho para a produção de hidrogênio verde. Nos testes, esses catalisadores demonstraram um baixo sobrepotencial de 322 mV e permaneceram estáveis por mais de 200 horas de operação.

Ao operar em temperatura e pressão ambiente, o sistema elimina os resíduos líquidos tóxicos e a alta pegada de carbono associada à pirometalurgia e hidrometalurgia tradicionais. Os pesquisadores acreditam que essa rota de ciclo fechado - que é particularmente eficaz para sistemas de cátodo com alto teor de níquel - oferece uma solução sustentável e em escala industrial para fazer a ponte entre o gerenciamento de resíduos de baterias e a conversão de energia renovável.