Un nuovo metodo di riciclo delle batterie al litio potrebbe cambiare radicalmente l’industria. Un gruppo di ricercatori della Tsinghua University (Cina) ha sviluppato un innovativo metodo di riciclo delle batterie agli ioni di litio che sfrutta l’energia immagazzinata nelle celle stesse per recuperare i metalli preziosi al loro interno. L’approccio permette di ridurre al minimo il ricorso a fonti energetiche esterne e all’impiego di sostanze chimiche, due dei principali ostacoli dei sistemi di riciclo tradizionali.
Un processo che sfrutta l’energia interna della cella
Stando allo studio pubblicato su Advanced Energy Materials, la tecnica si basa su un thermal runaway controllato, una reazione di auto-riscaldamento all’interno delle batterie esauste. In pratica, ricaricando la cella fino a un livello specifico, i ricercatori riescono a determinare la temperatura massima che essa raggiungerà.
In un test condotto su una batteria da 24 Ah con catodo in ossido di nichel-manganese-cobalto (NMC), la ricarica fino al 70% della capacità ha portato la temperatura interna a circa 1.100 °C. Questo calore, diffuso in modo uniforme nel cuore della cella, trasforma i materiali complessi del catodo in forme più semplici di metalli o ossidi, facilmente solubili.
Il recupero avviene in due fasi. Nella prima, un lavaggio con acqua elimina i sali di litio solubili prodotti durante la reazione termica, recuperando oltre il 60% del litio totale. Nella seconda, una soluzione diluita di acido cloridrico scioglie il litio rimanente e i metalli di transizione come nichel, cobalto e manganese. In questo modo, dal test con la batteria caricata al 70%, i ricercatori hanno ottenuto più del 93% del litio e il 95% dei metalli di transizione.
Il residuo di grafite ha mostrato bassi livelli di contaminazione, suggerendo la possibilità di riutilizzarlo per nuove celle. Risultati ancora più promettenti sono stati osservati su diverse chimiche di batterie: per vari catodi NMC la percentuale di recupero del litio ha superato il 98%, mentre per le celle al litio ferro fosfato (LFP), prive di cobalto, un semplice lavaggio con acqua ha consentito di recuperare circa l’87,7% del litio.
Recupero dei materiali e confronto con le tecniche tradizionali
Il vantaggio principale di questo approccio è la drastica riduzione dei costi energetici: l’unico input significativo è l’elettricità necessaria a ricaricare la batteria prima dell’attivazione. Dopo il raffreddamento, un’operazione di semplice macinazione e setacciatura consente di separare i fogli di rame e alluminio, preparando i materiali al recupero.
Rispetto ai metodi industriali oggi diffusi, tra l’altro, il confronto è netto: la pirometallurgia richiede la fusione dei materiali a temperature superiori ai 1.400 °C, con un elevato dispendio energetico, mentre l’idrometallurgia impiega grandi quantità di acidi forti, generando ingenti rifiuti liquidi da trattare.
Il nuovo approccio, invece, richiede meno passaggi preliminari e riduce l’impatto ambientale, completando l’intero ciclo in circa 335 minuti dal momento dell’attivazione.
