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E batterie à ioni di litiu di scarto di i telefoni cellulari, di l'urdinatori portatili è di un numeru crescente di veiculi elettrichi si stanu accumulendu, ma l'opzioni di riciclaggio sò sempre largamente limitate à l'incenerazione o à a dissoluzione chimica di e batterie guaste. I metudi attuali ponu creà prublemi ambientali è sò difficiuli da pruduce economicamente à scala industriale.
I prucessi tradiziunali riciclanu certi materiali di batterie è si basanu nantu à alcali caustici, acidi inorganici è prudutti chimichi periculosi chì ponu introduce impurità. L'estrazione di metalli critichi richiede ancu una separazione è precipitazione cumplesse. Tuttavia, u riciclaggio di metalli cum'è u cobalt è u lithium pò riduce l'inquinamentu, a dipendenza da fonti straniere è l'intasamentu di e catene di furnimentu.
I circadori di u Laboratoriu Naziunale Oak Ridge di u Dipartimentu di l'Energia di i Stati Uniti anu perfezziunatu un metudu per dissolve e batterie in una suluzione liquida per riduce a quantità di sustanzi chimichi periculosi aduprati in u prucessu. A so ricerca hè stata publicata in a rivista Energy Storage Materials.
A suluzione simplice, efficace è rispettosa di l'ambiente sviluppata da i circadori di l'ORNL supera l'ostaculi maiò incontrati cù i metudi precedenti.
E batterie usate sò immerse in una suluzione d'acidu citricu organicu (chì si trova naturalmente in l'agrumi) dissoltu in etilenglicole, un antigelu cumunemente adupratu in i prudutti di cunsumu cum'è e pitture è i cosmetici. L'acidu citricu vene da fonti sustenibili è hè più sicuru da manipulà chè l'acidi inorganici. Sta suluzione rispettosa di l'ambiente furnisce un prucessu estremamente efficiente per separà è riciclà i metalli in l'elettrodu caricatu pusitivamente di a batteria, chjamatu catodu.
«Siccomu u catodu cuntene materiali critichi, hè a parte a più cara di qualsiasi batteria, chì rapprisenta più di u 30% di u so costu», hà dettu Yaokai Bai, un membru di u gruppu di ricerca di batterie di l'ORNL. «U nostru approcciu puderia riduce i costi di a batteria cù u tempu». U studiu hè statu realizatu in l'impianto di fabricazione di batterie di u Laboratoriu Naziunale di Oak Ridge, u più grande impianto di ricerca è sviluppu di batterie à celu apertu in i Stati Uniti.
A tecnulugia di trasfurmazione sviluppata quì permette di liscivià guasi u 100% di u cobalt è di u lithium da u catodu senza introduce impurità in u sistema. Hè ancu capace di separà efficacemente e soluzioni metalliche da altri residui. U megliu di tuttu, a so funzione secundaria hè di recuperà più di u 96% di u cobalt in poche ore senza aghjunghje chimichi supplementari, chì hè spessu un prucessu manuale cumplessu per equilibrà i livelli di acidu.
«Questa hè a prima volta chì un sistema di suluzione copre e funzioni di lisciviazione è di trasfurmazione», hà dettu u ricercatore principale Lu Yu. «Era interessante scopre chì u cobaltu precipitava è si stabilizzava senza ulteriori disturbi. Ùn ci aspettavamu micca questu».
Eliminà a necessità di prudutti chimichi supplementari riduce i costi è evita a generazione di sottoprodotti o rifiuti secundarii. "Semu entusiasti chì questu prucessu di riciclaggio sviluppatu da i nostri scientifichi pò apre a strada à un riciclaggio più largu di materiali di batterie critichi", hà dettu Ilyas Belharouaq, ricercatore corporativu è direttore di a Divisione di Elettrificazione à u Laboratoriu Naziunale di Oak Ridge.
Bai hà dettu chì e proprietà di lisciviazione di l'acidu citricu è di l'etilenglicol eranu state studiate prima, ma questu metudu utilizava più acidu è temperature più basse è era menu efficace.
«Simu stati sorpresi di a rapidità cù a quale hè surtitu da a suluzione», hà dettu Bai. «Cù l'acidi organici ci vole di solitu da 10 à 12 ore, ma questu hà pigliatu solu un'ora». E suluzioni tradiziunali chì utilizanu acidi inorganici sò ancu più lente perchè cuntenenu acqua, chì u so puntu d'ebullizione limita a temperatura di reazione.
Più infurmazione: Lu Yu et al., Separazione efficiente è co-precipitazione per u riciclaggio simplificatu di i catodi, Materiali di almacenamiento di energia (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
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