El litio es un recurso finito y cuanto más lo usemos en baterías, menos quedarán para otros usos. Ahora, este nuevo método libera este elemento de ellas de un modo tan rápido que podría cambiar las reglas del juego en términos de disponibilidad del material.
La demanda de baterías de iones de litio que alimentan gran parte de nuestra tecnología de consumo (incluidos los automóviles eléctricos) se ha disparado en la última década. Se calcula que el mercado de baterías de iones de litio tiene un valor de 65.000 millones de dólares y se espera un crecimiento del 23% en los próximos ocho años.
El litio es un material relativamente ligero con capacidad de almacenar mucha energía. Su extracción es bastante destructiva para el medio ambiente y además se localiza en áreas con problemas geopolíticos que pueden amenazar las cadenas de suministro. Además, hay informes que indican que las minas de litio actuales no podrían satisfacer la demanda que habrá en 2030.
Lo ideal sería encontrar modos de reciclar litio almacenado en baterías usadas. Sin embargo, ese proceso puede llevar mucho tiempo, utilizar productos químicos agresivos y además recuperar muy poca cantidad, menos del 5% de la cantidad total del elemento utilizado originalmente.
Los investigadores de la Universidad Rice idearon una solución mejor. Comenzaron utilizando productos químicos conocidos como disolventes eutécticos profundos (líquidos ecológicos que pueden precipitar el litio). “La tasa de recuperación es tan baja porque el litio suele precipitarse en último lugar, después de todos los demás metales, por lo que nuestro objetivo fue centrarnos específicamente en el litio”, dijo Salma Alhashim, una de las autoras principales del estudio. “Aquí usamos un disolvente que mezcla cloruro de colina y etilenglicol, sabiendo por nuestro trabajo anterior que durante la lixiviación en este disolvente el litio se rodea de iones de cloruro del cloruro de colina y se lixivia en solución”.
Normalmente, un compuesto necesita ser calentado para forzar la precipitación de los metales. En el caso de los compuestos que contienen litio, un baño de aceite es el que suele proporcionar esa fuente de calor. Pero el proceso lleva bastante tiempo durante el cual los compuestos de litio pueden comenzar a degradarse. Para acelerar las cosas, el equipo de Rice decidió probar con microondas.
El aumento de velocidad fue impresionante. Los investigadores pudieron precipitar el litio casi 100 veces más rápido que con un baño de aceite. En apenas 15 minutos recuperaron el 87% del litio, un proceso que llevaría doce horas utilizando un baño de aceite.
Usar radiación de microondas es similar a cómo un microondas de cocina calienta los alimentos rápidamente. La energía se transfiere directamente a las moléculas, lo que hace que la reacción se produzca más rápido que con métodos de calentamiento convencionales. Los investigadores dicen que el método también se puede adaptar para apuntar a otros elementos ajustando la composición del disolvente, por lo que podría recuperar otros metales como el cobalto o el níquel de las baterías.
El equipo también destaca los beneficios ecológicos de su enfoque: “Este método no solo mejora la tasa de recuperación, sino que también minimiza el impacto ambiental, lo que lo convierte en un paso prometedor hacia la implementación de sistemas de reciclaje a gran escala para la recuperación selectiva de metales”, dijo Pulickel Ajayan, autor correspondiente del estudio y director del departamento de ciencia de materiales y nanoingeniería.
Más información: revista Advanced Functional Materials
Fuente: Universidad de Rice