Separação seletiva por eletrodiálise dos materiais críticos presentes em resíduos de baterias de íons de lítio

 

Objetivos de desenvolvimento sustentável

 

 

 

Resumo

As baterias de íons de lítio são essenciais para diversas tecnologias devido à sua eficiência e capacidade de armazenamento de energia. No entanto, ainda existem desafios relacionados ao fornecimento das matérias-primas e aos impactos ambientais associados tanto à sua produção quanto ao descarte ao final da vida útil. Nesse contexto, a recuperação de elementos metálicos presentes nessas baterias — como lítio, níquel e cobalto — torna-se crucial, pois contribui para a conservação dos recursos naturais e para a mitigação dos impactos ambientais gerados pelas atividades de mineração.

A eletrodiálise é um processo que utiliza corrente elétrica para separar íons em soluções, sendo eficiente e sustentável para a purificação de água e recuperação de metais. A sua aplicação dentro da área de reciclagem de baterias, utiliza membranas catiônicas e aniônicas capazes de atingir a separação seletiva de cátions metálicos Li+, Ni2+ e Co2+ e ânions como SO42- e PO43-, auxiliando na recuperação dos metais e evitando o descarte de efluentes ácidos. 

A principal força motriz da separação é a energia elétrica, e quando essa energia é oriunda de fontes renováveis, o processo se torna ainda mais sustentável do ponto de vista ambiental. Durante a etapa de separação e recuperação dos elementos metálicos, ocorre também a eletrólise da água, resultando na produção de hidrogênio verde, obtido a partir de fontes limpas. Nesse contexto, a eletrodiálise surge como uma alternativa limpa e sustentável para a cadeia de produção de baterias de íons de lítio, reduzindo as emissões de carbono.

 

Abastract

Lithium-ion batteries are essential for various technologies due to their efficiency and energy storage capacity. However, challenges remain regarding the supply of raw materials and the environmental impacts associated with both their production and end-of-life disposal. In this context, the recovery of metallic elements present in these batteries — such as lithium, nickel, and cobalt — becomes crucial, as it contributes to the conservation of natural resources and the mitigation of environmental impacts caused by mining activities.

Electrodialysis is a process that uses electric current to separate ions in solutions, being both efficient and sustainable for water purification and metal recovery. Its application in battery recycling involves cationic and anionic membranes capable of selectively separating metallic cations like Li⁺, Ni²⁺, and Co²⁺, as well as anions such as SO₄²⁻ and PO₄³⁻, aiding in the recovery of metals and preventing the disposal of acidic effluents.

The main driving force behind the separation is electrical energy, and when this energy comes from renewable sources, the process becomes even more environmentally sustainable. During the separation and recovery of metallic elements, water electrolysis also occurs, resulting in the production of green hydrogen obtained from clean sources. In this context, electrodialysis emerges as a clean and sustainable alternative for the lithium-ion battery production chain, reducing carbon emissions.