Cientistas usam cascas de frutas para reciclar baterias

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Casca de laranja ajuda a recuperar metais preciosos de bateria velhas, permitindo que sejam usados na fabricaram de novas baterias

Casca permite reciclar metais de baterias
Imagem: NTU Singapura/Divulgação

Cientistas liderados pela Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU), em Cingapura, desenvolveram um método que usa resíduos de cascas de frutas para extrair metais preciosos de baterias de íon de lítio usadas, o que permite reaproveitar esses recursos para criar novas baterias. Os resultados foram publicados na revista científica Environmental Science & Technology.

A equipe demonstrou seu conceito usando cascas de laranja, que se mostraram capazes de recuperar metais preciosos de resíduos de bateria de forma eficiente. Em seguida, eles fabricaram baterias funcionais com esses metais recuperados, gerando um mínimo de desperdício no processo.

Os cientistas dizem que essa abordagem de tratar resíduos como recursos lida tanto com o desperdício de alimentos quanto com o de eletrônicos, sendo integrada ao desenvolvimento de uma economia circular com desperdício zero, na qual os recursos são mantidos em uso pelo maior tempo possível. Estima-se que 1,3 bilhão de toneladas de resíduos alimentares e 50 milhões de toneladas de lixo eletrônico são gerados globalmente a cada ano.

Baterias gastas geralmente são tratadas com calor extremo (acima de 500 °C) para fundir os metais valiosos, que emitem gases tóxicos perigosos. Abordagens alternativas que usam soluções de ácidos fortes ou soluções de ácidos mais fracos com peróxido de hidrogênio para extrair os metais estão sendo exploradas, mas ainda produzem poluentes secundários que representam riscos à saúde e segurança ou dependem do peróxido de hidrogênio, que é perigoso e instável.

Segundo o professor Madhavi Srinivasan, codiretor do laboratório NTU Cingapura-CEA Aliança para Pesquisa em Economia Circular (NTU SCARCE), "os atuais processos de reciclagem industrial de lixo eletrônico consomem muita energia e emitem poluentes prejudiciais e resíduos líquidos, apontando para uma necessidade urgente de métodos ecológicos à medida que a quantidade de lixo eletrônico aumenta. Nossa equipe demonstrou que é possível fazer isso com substâncias biodegradáveis. Temos um laboratório que foi criado para desenvolver formas mais verdes de reciclagem de lixo eletrônico."

O professor assistente Dalton Tay, da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da NTU e da Escola de Ciências Biológicas, disse que, em Cingapura, um país com poucos recursos, "este 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."

Uma abordagem sustentável de baixo custo

Com abordagens industriais para reciclar resíduos de baterias gerando poluentes prejudiciais, a hidrometalurgia - usando água como solvente para extração - está sendo cada vez mais explorada como uma alternativa possível. Este processo envolve primeiro a trituração de baterias usadas para formar um material chamado massa negra. Os pesquisadores então extraem metais valiosos da massa negra, dissolvendo-a em uma mistura de ácidos fortes ou ácidos fracos, além de outros produtos químicos como o peróxido de hidrogênio sob o calor, antes de deixar os metais precipitarem.

Embora seja relativamente mais ecológico do que os métodos convencionais, o uso de tais produtos químicos fortes em escala industrial pode gerar uma quantidade substancial de poluentes secundários, apresentando riscos significativos à segurança e à saúde, explica o professor Asst Tay.

A equipe da NTU descobriu que a combinação de casca de laranja seca no forno e moída em pó e ácido cítrico, um ácido orgânico fraco encontrado em frutas cítricas, pode atingir o mesmo objetivo. Em experimentos de laboratório, a equipe descobriu que sua abordagem extraiu com sucesso cerca de 90% de cobalto, lítio, níquel e manganês de baterias de íon de lítio gastas - uma eficácia comparável à abordagem que usa peróxido de hidrogênio.

O professor Asst Tay explicou que a chave está na celulose encontrada na casca de laranja, que é convertida em açúcares sob o 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 flavonóides e ácidos fenólicos, também podem ter contribuído para esse aumento." É importante ressaltar que os resíduos sólidos gerados a partir deste processo foram considerados não tóxicos, sugerindo que este método é ambientalmente correto, ele acrescenta.

Com os materiais recuperados, os pesquisadores montaram novas baterias de lítio, que apresentavam capacidade de carga semelhante às comerciais. Outras pesquisas estão em andamento para otimizar o desempenho do ciclo de carga e descarga dessas novas baterias feitas de materiais recuperados. Isso sugere que essa nova tecnologia é "praticamente viável para reciclar baterias de íon de lítio usadas no sentido industrial", disseram os pesquisadores.

A equipe agora está procurando melhorar ainda mais o desempenho de suas baterias geradas a partir dos resíduos tratados de bateria velhas. Eles também estão otimizando as condições para aumentar a produção e explorando a possibilidade de remover o uso de ácidos do processo.

O professor Madhavi, que também é da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais da NTU, vê avanços na nova tecnologia. "Essa abordagem de tratar resíduos como recursos também poderia ser potencialmente estendida a outros tipos de resíduos vegetais e frutas ricos em celulose, assim como vários tipos de lítio usados em baterias, como o fosfato de lítio-ferro e o óxido de lítio-níquel-manganês-cobalto. Isso ajudaria a fazer grandes avanços em direção à nova economia circular do lixo eletrônico e fornecer energia para nossas vidas de uma maneira mais verde e sustentável."



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