Resíduos de casca de laranja usados ​​para transformar baterias de íon-lítio velhas em novas

Os cientistas desenvolveram um método inovador de criação de novas baterias usando resíduos de casca de laranja para extrair e reutilizar metais preciosos de baterias de íon de lítio antigas. O processo é ecologicamente correto, eficiente e produz o mínimo de resíduos.

A equipe, liderada pela Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU) de Cingapura, mata dois coelhos com uma cajadada só com sua abordagem de transformação de recursos ao lidar com o desperdício de alimentos e eletrônicos. Esta abordagem também apóia a expansão de uma economia circular com desperdício zero, em que os recursos são usados ​​pelo maior tempo possível.

O professor assistente Dalton Tay, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais NTU, disse:

“Em Cingapura, um país com poucos recursos, esse processo de mineração urbana para extrair metais valiosos de todos os tipos de eletrônicos descartados torna-se muito importante. Com esse método, não apenas enfrentamos o problema do esgotamento de recursos, mantendo esses metais preciosos em uso tanto quanto possível, mas também o problema do lixo eletrônico e do acúmulo de resíduos alimentares – ambos uma crise global crescente.”

Esta é uma descoberta significativa, uma vez que aproximadamente 1,3 bilhão de toneladas de resíduos alimentares e 50 milhões de toneladas de resíduos eletrônicos são produzidos globalmente a cada ano.

Uma vez que o processo de reciclagem do lixo eletrônico libera gases tóxicos prejudiciais, os pesquisadores exploraram abordagens alternativas que usam soluções de ácido fraco com peróxido de hidrogênio para extrair os metais ou soluções de ácido mais fortes. No entanto, essas alternativas dependem do peróxido de hidrogênio, que é instável e perigoso, ou produzem poluentes secundários que ameaçam os riscos à saúde e à segurança.

O professor Madhavi Srinivasan, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da NTU e do laboratório da NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE), explicou:

“Os atuais processos de reciclagem industrial de lixo eletrônico consomem muita energia e emitem poluentes nocivos e resíduos líquidos, apontando para uma necessidade urgente de métodos ecológicos conforme a quantidade de lixo eletrônico aumenta. Nossa equipe demonstrou que isso é possível com substâncias biodegradáveis. Essas descobertas se baseiam em nosso trabalho existente na SCARCE sob o Instituto de Pesquisa Energética da NTU (ERI @ N). O laboratório SCARCE foi criado para desenvolver formas mais ecológicas de reciclar o lixo eletrônico. Também faz parte da iniciativa NTU Smart Campus, que visa desenvolver soluções tecnologicamente avançadas para um futuro sustentável.”

Outra abordagem alternativa para reciclar lixo eletrônico, chamada hidrometalurgia, usa água como solvente para extração. Essa técnica envolve triturar baterias usadas para formar um material triturado conhecido como ‘massa negra’. Metais valiosos são então extraídos da massa negra, dissolvendo-a em uma mistura de ácidos fortes ou ácidos fracos que contêm produtos químicos como o peróxido de hidrogênio sob o calor, antes que os metais precipitem.

Os cientistas da NTU descobriram que a combinação de ácido cítrico, um ácido orgânico fraco de frutas cítricas, e cascas de laranja secas no forno que são moídas em pó podem alcançar resultados comparáveis. No laboratório, a equipe extraiu com sucesso aproximadamente 90% de lítio, cobalto, manganês e níquel de baterias gastas de íon-lítio usando esta abordagem.

Tay disse:

“A chave está na celulose encontrada na casca da laranja, que é convertida em açúcares pelo calor durante o processo de extração. Esses açúcares aumentam a recuperação de metais de resíduos de bateria. Antioxidantes naturais encontrados na casca de laranja, como flavonoides e ácidos fenólicos, também podem ter contribuído para esse aumento.”

A equipe então usou os materiais recuperados para montar novas baterias de íon-lítio, que exibiram capacidade de carga semelhante às comerciais. Como bônus, resíduos sólidos produzidos a partir desse processo foram considerados não tóxicos, sugerindo que esse método é ambientalmente abrangente.

O Prof. Srinivasan adicionou:

“Esta abordagem de resíduos para recursos também poderia ser potencialmente estendida a outros tipos de resíduos de frutas e vegetais ricos em celulose, bem como tipos de bateria de íon-lítio, como lítio, ferro, fosfato e óxido de lítio, níquel, manganês e cobalto . Isso ajudaria a fazer grandes avanços em direção à nova economia circular do lixo eletrônico e impulsionar nossas vidas de uma maneira mais verde e sustentável.”

A equipe da NTU publicou o estudo em 9 de julho de 2020, na revista científica Environmental Science & Technology .

Créditos da imagem: NTU Singapura