Riciclaggio efficiente ed ecologico delle batterie dei veicoli elettrici con una nuova ricetta

I ricercatori di Chalmers stanno ora presentando un modo nuovo ed efficiente per riciclare i metalli dalle batterie delle auto elettriche. Il metodo consente di recuperare il 100% di alluminio e il 98% di litio dalle batterie esaurite delle auto elettriche. Allo stesso tempo viene ridotta al minimo la perdita di preziose materie prime come nichel, cobalto e manganese. Nel processo non sono necessarie sostanze chimiche costose o dannose, poiché i ricercatori utilizzano l’acido ossalico, un acido che si trova anche nel regno vegetale.

© Chalmers Università di Tecnologia | Anna-Lena Lundqvist

Finora nessuno è riuscito a trovare esattamente le condizioni giuste per separare così tanto litio dall’acido ossalico e rimuovere contemporaneamente tutto l’alluminio. Poiché tutte le batterie contengono alluminio, dobbiamo essere in grado di rimuoverlo senza perdere gli altri metalli, afferma Léa Rouquette, dottoranda presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica di Chalmers.

Nel laboratorio di riciclaggio delle batterie di Chalmers, Léa Rouquette e la responsabile della ricerca Martina Petranikova mostrano come funziona il nuovo metodo. Nel laboratorio si trovano le celle usate delle batterie delle auto e nella cappa aspirante si trova il loro contenuto frantumato sotto forma di polvere nera finemente macinata che si scioglie in un liquido trasparente: l’acido ossalico. Léa Rouquette mescola liquido e polvere in qualcosa che ricorda un mixer da cucina. Anche se sembra facile, quasi come se dovesse preparare il caffè, l’approccio esatto è unico e rappresenta una scoperta scientifica recentemente pubblicata. Mettendo a punto temperatura, concentrazione e tempo, i ricercatori hanno sviluppato una nuova ed eccellente ricetta per l’utilizzo dell’acido ossalico, un ingrediente ecologico presente anche in piante come il rabarbaro e gli spinaci.

Sono necessarie alternative agli attuali prodotti chimici inorganici. Inoltre, uno dei maggiori colli di bottiglia nei processi odierni è la rimozione di materiali residui come l’alluminio. Si tratta di un metodo innovativo che può fornire all’industria del riciclaggio nuove alternative e contribuire a risolvere i problemi che ostacolano lo sviluppo, afferma Martina Petranikova, professoressa associata presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica di Chalmers.

Il metodo di riciclaggio a base liquida è chiamato idrometallurgia. Nell’idrometallurgia tradizionale, si rimuovono prima le parti “impure” del materiale, come alluminio e rame, e successivamente si possono utilizzare metalli preziosi come litio, cobalto, nichel e manganese. Sebbene rimangano solo piccole quantità di alluminio e rame, sono necessarie più fasi di purificazione e ciascuna fase del processo provoca fuoriuscite. Nel nuovo metodo, i ricercatori invertono il taglio e separano prima il litio insieme all’alluminio. In questo modo si può ridurre lo spreco dei metalli preziosi necessari per produrre nuove batterie.

Anche l’ultima parte del processo, quella in cui la miscela nera viene filtrata, ricorda la preparazione del caffè. Mentre l’alluminio e il litio finiscono nel liquido, gli altri metalli rimangono nella “coppa”. Il passo successivo nel processo è separare l’alluminio e il litio.

“Poiché i metalli hanno proprietà molto diverse, non vediamo che dovrebbe essere difficile separarli. Il nostro nuovo metodo mostra un nuovo promettente percorso per il riciclaggio delle batterie, un percorso che vi sono tutte le ragioni per esplorare ulteriormente”, afferma Léa Rouquette. “Poiché il metodo può essere utilizzato anche su larga scala, speriamo che possa essere utile anche nell’industria nei prossimi anni”, afferma Martina Petranikova.

Il gruppo di ricerca di Martina Petranikova conduce da molti anni ricerche all’avanguardia nel riciclaggio dei metalli presenti nelle batterie agli ioni di litio. Il gruppo è coinvolto in diverse collaborazioni con aziende che sviluppano il riciclaggio delle batterie delle auto elettriche ed è partner in grandi progetti di ricerca e sviluppo, come Volvo Cars e il progetto Nybat di Northvolt.

Maggiori informazioni sulla ricerca: Sulla rivista è stato pubblicato l’articolo scientifico Recupero completo e selettivo del litio dalle batterie agli ioni di litio EV: modellazione e ottimizzazione utilizzando l’acido ossalico come agente di lisciviazione Tecnologia di separazione e purificazione. Lo studio è stato condotto da Léa Rouquette, Martina Petranikova e Nathália Vieceli presso il Dipartimento di Chimica e Ingegneria Chimica di Chalmers. La ricerca è stata finanziata dall’Agenzia svedese per l’energia, Base Battery Sweden, Vinnova e gli esperimenti sono stati condotti con batterie usate per auto elettriche di Volvo Cars, trattate da Stena Recycling e Akkuser Oy.

Per gentile concessione di Chalmers.