El equipo demostró el concepto utilizando cáscara de naranja. Con eso recuperó los metales preciosos de los desechos de la batería de manera eficiente. Luego fabricó baterías funcionales a partir de estos metales recuperados, creando un desperdicio mínimo en el proceso.
Los científicos dicen que este enfoque de conversión de residuos en recursos aborda los residuos de alimentos y electrónicos, el reciclaje de baterías y el apoyo al desarrollo de una economía circular sin residuos.
Una economía en la que los recursos se mantienen en uso durante el mayor tiempo posible.
Se estima que cada año se generan a nivel mundial 1,3 millones de toneladas de residuos de alimentos y 50 millones de toneladas de residuos electrónicos.
Reciclar Baterías, el tratamiento convencional
Las baterías agotadas generalmente se tratan con calor extremo (más de 500 ° C) para derretir metales preciosos, que emiten gases tóxicos peligrosos. Se están estudiando enfoques alternativos que utilizan soluciones ácidas fuertes o soluciones ácidas más débiles con peróxido de hidrógeno para extraer metales. Sin embargo, estas soluciones de reciclaje de baterías aún producen contaminantes secundarios que presentan riesgos para la salud y la seguridad.
Profesor Madhavi Srinivasan es codirector del laboratorio NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE).
Dijo: “Los procesos actuales de reciclaje de desechos electrónicos industriales consumen mucha energía y emiten contaminantes nocivos y desechos líquidos. Esto indica una necesidad urgente de métodos ecológicos a medida que aumenta la cantidad de desechos electrónicos. Nuestro equipo ha demostrado que es posible hacer esto con sustancias biodegradables. Estos resultados se basan en nuestro trabajo en el laboratorio SCARCE dentro del NTU Energy Research Institute (ERI @N).
El laboratorio SCARCE fue creado para desarrollar formas más ecológicas de reciclar baterías y otros desechos electrónicos ”.
Profesor dalton tay de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales y la Escuela de Ciencias Biológicas de la NTU dijo: “En Singapur, un país con escasos recursos, este proceso de minería urbana para extraer metales preciosos de todo tipo de desechos electrónicos se vuelve muy importante. Con este método, no solo abordamos el problema del agotamiento de los recursos manteniendo estos metales preciosos en uso tanto como sea posible, sino también el problema de los desechos electrónicos y la acumulación de desperdicio de alimentos, los cuales son una crisis global creciente ”.
Los resultados fueron publicados en la revista científica Environmental Science & Technology.
Un enfoque sostenible de bajo costo
Con el reciclaje de residuos de baterías que generan contaminantes nocivos, la hidrometalurgia, que utiliza agua como disolvente para la extracción, se explora cada vez más como una posible alternativa.
Este proceso implica primero triturar y triturar el batería utilizado para formar un material roto llamado masa negra. Luego, los investigadores extraen los metales preciosos de la masa negra disolviéndolos en una mezcla de ácidos fuertes o ácidos débiles más otros químicos como el peróxido de hidrógeno, antes de precipitar los metales.
Si bien es más respetuoso con el medio ambiente que los métodos convencionales, el uso de productos químicos tan fuertes a escala industrial podría generar una cantidad sustancial de contaminantes secundarios, lo que plantea importantes riesgos para la seguridad y la salud.
El equipo de NTU descubrió que la combinación de cáscara de naranja molida secada al horno y ácido cítrico, un ácido orgánico débil que se encuentra en las frutas cítricas, puede lograr el mismo objetivo.
Pruebas de laboratorio
En experimentos de laboratorio, el equipo descubrió que su enfoque extrajo con éxito alrededor del 90% de cobalto, litio, níquel y manganeso de baterías de iones de litio gastadas, una eficacia comparable al enfoque que utiliza peróxido de hidrógeno.
Reciclar batería con cáscara de fruta: ¿cómo funciona?
La clave está en la celulosa que se encuentra en la cáscara de naranja, que se convierte en azúcares durante el proceso de extracción. Estos azúcares mejoran la recuperación de metales de los desechos de las baterías. Los antioxidantes naturales presentes en la piel de naranja, como los flavonoides y los ácidos fenólicos, contribuyen aún más a la eficacia ".
Hay más. Se encontró que los residuos sólidos generados por este proceso no eran tóxicos. Este método es ecológico.
De viejo a nuevo
A partir de los materiales recuperados, los investigadores ensamblaron nuevas baterías de iones de litio. Baterías que han mostrado una capacidad de carga similar a las comerciales.
Se están realizando más investigaciones. El objetivo es optimizar el rendimiento del ciclo de carga-descarga de estas baterías fabricadas con materiales recuperados.
Esto sugiere que esta nueva tecnología es “prácticamente factible para reciclar baterías de iones de litio a escala industrial”.
El equipo ahora busca mejorar aún más el rendimiento de las baterías generadas por residuos de baterías tratados.
Desarrollos futuros
Este enfoque de conversión de desechos en recursos también se puede extender a otros tipos de desechos de frutas y verduras ricos en celulosa. Este enfoque puede recorrer un largo camino hacia la nueva economía circular de los desechos electrónicos.
