Il team ha dimostrato il concept usando della buccia d'arancia. Con quella ha recuperato i metalli preziosi dai rifiuti delle batterie in modo efficiente. Ha quindi realizzato batterie funzionali da questi metalli recuperati, creando scarti minimi nel processo.
Gli scienziati affermano che questo approccio waste-to-resource affronta sia lo spreco di cibo che quello di elettronica, riciclando batterie e supportando lo sviluppo di un'economia circolare con zero rifiuti.
Un'economia in cui le risorse vengono mantenute in uso il più a lungo possibile.
Si stima che ogni anno a livello globale vengano generati 1,3 miliardi di tonnellate di rifiuti alimentari e 50 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici.
Riciclare Batterie, il trattamento convenzionale
Le batterie esaurite sono di solito trattate con calore estremo (oltre 500 ° C) per fondere metalli preziosi, che emettono gas tossici pericolosi. Sono in fase di studio approcci alternativi che utilizzano soluzioni acide forti o soluzioni acide più deboli con perossido di idrogeno per estrarre i metalli. Queste soluzioni per riciclare batterie però producono ancora inquinanti secondari che pongono rischi per la salute e la sicurezza.
Il professor Madhavi Srinivasan è co-direttore del laboratorio NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE).
Ha dichiarato: "Gli attuali processi di riciclaggio industriale dei rifiuti elettronici sono ad alta intensità energetica ed emettono inquinanti nocivi e rifiuti liquidi. Questo indica un urgente bisogno di metodi eco-compatibili con l'aumentare della quantità di rifiuti elettronici. Il nostro team ha dimostrato che è possibile farlo con sostanze biodegradabili. Questi risultati si basano sul nostro lavoro presso il laboratorio SCARCE nell'ambito dell'Energy Research Institute della NTU (ERI @N).
Il laboratorio SCARCE è stato creato per sviluppare modi più ecologici per riciclare batterie ed altri rifiuti elettronici".
Il professor Dalton Tay della NTU School of Materials Science and Engineering e School of Biological Sciences ha dichiarato: "A Singapore, un paese con scarse risorse, questo processo di estrazione urbana per estrarre metalli preziosi da tutti i tipi di elettronica di scarto diventa molto importante. Con questo metodo, non solo affrontiamo il problema dell'esaurimento delle risorse mantenendo questi metalli preziosi in uso il più possibile, ma anche il problema dei rifiuti elettronici e dell'accumulo di rifiuti alimentari, entrambi una crisi globale in crescita ".
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Environmental Science & Technology.
Un approccio sostenibile a basso costo
Con il riciclaggio dei rifiuti delle batterie che generano inquinanti nocivi, l'idrometallurgia, che utilizza l'acqua come solvente per l'estrazione, è sempre più esplorata come possibile alternativa.
Questo processo prevede prima la triturazione e la frantumazione delle batterie usate per formare un materiale frantumato chiamato massa nera. I ricercatori quindi estraggono metalli preziosi dalla massa nera sciogliendoli in una miscela di acidi forti o acidi deboli più altre sostanze chimiche come il perossido di idrogeno, prima di far precipitare i metalli.
Sebbene più ecologico rispetto ai metodi convenzionali, l'uso di sostanze chimiche così forti su scala industriale potrebbe generare una quantità sostanziale di inquinanti secondari, ponendo significativi rischi per la sicurezza e la salute.
Il team della NTU ha scoperto che la combinazione di buccia d'arancia essiccata al forno e macinata in polvere e acido citrico, un acido organico debole che si trova negli agrumi, può raggiungere lo stesso obiettivo.
Le prove di laboratorio
In esperimenti di laboratorio, il team ha scoperto che il loro approccio ha estratto con successo circa il 90% di cobalto, litio, nichel e manganese da batterie agli ioni di litio esaurite, un'efficacia paragonabile all'approccio che utilizza il perossido di idrogeno.
Riciclare batteria con la buccia di frutta: come funziona?
La chiave sta nella cellulosa che si trova nella buccia d'arancia, che viene convertita in zuccheri durante il processo di estrazione. Questi zuccheri migliorano il recupero dei metalli dai rifiuti delle batterie. Gli antiossidanti naturali presenti nella buccia d'arancia, come come flavonoidi e acidi fenolici, contribuiscono ulteriormente all'efficienza".
C'è di più. I residui solidi generati da questo processo sono risultati non tossici. Questo metodo è rispettoso dell'ambiente.
Dal vecchio al nuovo
Dai materiali recuperati i ricercatori hanno quindi assemblato nuove batterie agli ioni di litio. Batterie che hanno mostrato una capacità di carica simile a quelle commerciali.
Sono in corso ulteriori ricerche. Lo scopo è ottimizzare le prestazioni del ciclo di carica-scarica di queste batterie realizzate con materiali recuperati.
Ciò suggerisce che questa nuova tecnologia è "praticamente fattibile per riciclare batterie agli ioni di litio su scala industriale".
Il team sta ora cercando di migliorare ulteriormente le prestazioni delle batterie generate dai rifiuti delle batterie trattate.
Sviluppi futuri
Questo approccio waste-to-resource può anche essere esteso ad altri tipi di rifiuti di frutta e verdura ricchi di cellulosa. Questo approccio può fare passi da gigante verso la nuova economia circolare dei rifiuti elettronici.
