Un riciclo più green delle batterie grazie al succo di limone

Roma – Riciclare le batterie grazie a un ingrediente green come l’acido citrico contenuto nei limoni: questo l’obiettivo di un nuovo studio guidato dalla China University of Mining and Technology e pubblicato su Angewandte Chemie International Edition. Dagli smartphone ai veicoli elettrici, le batterie agli ioni di litio sono ovunque nella nostra vita quotidiana. Sono anche una componente importante della nostra transizione verso l’energia green poiché vengono utilizzate per immagazzinare l’energia solare ed eolica in eccesso e reimmetterla nella rete elettrica su richiesta. Lo svantaggio è che la loro durata di vita limitata si traduce in un gran numero di batterie agli ioni di litio esaurite che contengono pericolosi metalli pesanti e altri materiali. La maggior parte dei processi di riciclo soffre di un elevato consumo di energia, di emissioni elevate e di materiale recuperato limitato o di bassa qualità. Oppure richiedono grandi quantità di sostanze chimiche, sono complicati e costosi e producono gas tossici e deflussi. La lisciviazione con acidi biocompatibili come l’acido citrico è un’alternativa a questi processi. Tuttavia, i processi convenzionali (processo di chelazione-gel) richiedono un eccesso significativo di acido e il valore del pH deve essere costantemente regolato con ammoniaca, il che è complicato e non molto rispettoso dell’ambiente. Gli autori del nuovo studio hanno sviluppato un nuovo metodo basato sull’acido citrico per la lisciviazione, la separazione e il recupero dei metalli dai catodi NCM. L’NCM è un ossido misto contenente nichel, cobalto e manganese in una struttura lamellare. Gli ioni di litio sono racchiusi tra gli strati. Nel nuovo metodo gli autori invece di lisciviare con un eccesso di acido citrico come nei metodi convenzionali, ne usano una quantità relativamente piccola. Per questo motivo, solo due dei tre gruppi acidi nell’acido citrico si dissociano. I protoni rilasciati rompono i legami litio-ossigeno, rilasciando ioni litio dall’NCM nella soluzione. Anche i legami tra gli altri ioni metallici e gli ioni ossigeno vengono rotti. Nichel, cobalto e manganese entrano nella soluzione, dove vengono legati in complessi stabili dagli anioni dell’acido citrico. Il terzo gruppo acido dell’acido citrico reagisce quindi con il gruppo idrossile sulla stessa molecola. Si verifica una chiusura ad anello in una reazione di esterificazione intramolecolare .Ciò facilita la reazione degli intermedi tra loro per creare un poliestere, che gelifica in particelle solide che possono essere facilmente separate. Il consumo di energia e le emissioni di CO2 sono significativamente inferiori rispetto ai processi di riciclo idrometallurgico convenzionali. Successivamente, il gel può essere riscaldato per bruciare il frammento organico. Ciò si traduce in una nuova struttura lamellare NCM con ioni di litio inclusi, che può essere utilizzata come materiale per elettrodi di alta qualità.(30Science.com)