Con l’aumento delle auto elettriche in tutto il mondo, i pacchi batteria esausti stanno rapidamente diventando una delle principali fonti di rifiuti tecnologici. Estrarre e riutilizzare il litio, costoso da reperire e raffinato, è tradizionalmente un processo complesso e inquinante, che richiede acidi forti e ulteriori trasformazioni chimiche. Un team di ingegneri della Rice University ha sviluppato un approccio più sostenibile, che permette di ottenere direttamente litio idrossido di alta purezza dai materiali di scarto delle batterie.
Riciclo delle batterie elettriche, Rice University fa il salto green
L’idea alla base del metodo è semplice ma innovativa: se caricare una batteria estrae ioni di litio dal catodo, perché non usare lo stesso principio per il riciclo? Così spiega Sibani Lisa Biswal, responsabile del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare di Rice: “Abbinando questa chimica a un reattore elettrochimico compatto, possiamo separare il litio in modo pulito e ottenere il sale esattamente richiesto dai produttori”.
Il sistema applica il principio della carica alle batterie esauste, come quelle al litio-ferro-fosfato. Gli ioni di litio migrano attraverso una sottile membrana a scambio cationico in un flusso d’acqua. All’elettrodo opposto, l’acqua viene scissa per generare ioni idrossido, che si combinano con il litio formando litio idrossido puro, senza bisogno di acidi o altri prodotti chimici. Questo approccio ha dimostrato un consumo energetico estremamente ridotto, fino a 103 kilojoule per chilogrammo di materiale di scarto, circa dieci volte meno rispetto ai metodi tradizionali basati su acidi.
Il sistema è stato testato su scala di laboratorio (20 cm²), con un’operatività continua di 1.000 ore, recuperando circa 57 grammi di materiale industriale fornito dal partner TotalEnergies. La purezza del litio idrossido prodotto supera il 99%, rendendolo immediatamente riutilizzabile per nuove batterie.
Scalabilità, efficienza e prospettive future
La tecnologia ha dimostrato durata e versatilità, funzionando con più chimiche di batterie, tra cui litio-ferro-fosfato, litio-manganese-ossido e varianti al nichel-manganese-cobalto. Un risultato particolarmente promettente è la prova “roll-to-roll”, che permette di trattare direttamente gli elettrodi su fogli di alluminio senza necessità di raschiatura o pretrattamento. Come spiega Haotian Wang, coautore dello studio: “Basta alimentare il reattore con elettricità a basso impatto carbonico e ottenere litio idrossido di qualità da batteria”.
Il prossimo passo del team sarà scalare ulteriormente la tecnologia, aumentando la superficie dei reattori, la quantità di materiale trattato e sviluppando membrane più selettive e idrofobiche per mantenere alta efficienza anche a concentrazioni elevate di litio idrossido. Si prevede anche di ottimizzare i passaggi di concentrazione e cristallizzazione per ridurre ulteriormente consumi energetici ed emissioni.
Come sottolinea Biswal: “Abbiamo reso l’estrazione del litio più pulita e semplice. Ora il prossimo collo di bottiglia è la concentrazione: affrontandolo, si potrà raggiungere una sostenibilità ancora maggiore”.
Questa innovazione potrebbe cambiare radicalmente il ciclo di vita delle batterie elettriche, riducendo rifiuti, consumi e costi di produzione del litio, aprendo la strada a un futuro più sostenibile per la mobilità elettrica.
