Científicos usan cáscaras de naranja para convertir las baterías viejas en nuevas

Actualizado: 17/09/2022

Científicos dirigidos por la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapore) han desarrollado un novedoso método para usar los residuos de las cáscaras de fruta para extraer y reutilizar los metales preciosos de las baterías de iones de litio usadas con el fin de fabricar nuevas baterías.

El equipo demostró su sistema usando cáscaras de naranja, que recuperaba eficientemente los metales preciosos de las baterías usadas. Luego hicieron nuevas baterías a partir de estos metales recuperados, con mínimo residuos en el proceso.

Los científicos dicen que este enfoque tiene beneficio doble, ya que tanto con los residuos de alimentos como con los residuos electrónicos, apoyando el desarrollo de una economía circular con cero residuos, en la que los recursos se mantienen en uso el mayor tiempo posible. Se estima que cada año se generan en todo el mundo 1.300 millones de toneladas de residuos de alimentos y 50 millones de toneladas de residuos electrónicos.

Las pilas o baterías usadas se tratan convencionalmente con calor extremo (más de 500°C) para fundir los metales valiosos, que emiten gases tóxicos peligrosos.

Se están estudiando sistemas alternativos que usan soluciones ácidas fuertes o soluciones ácidas más débiles con peróxido de hidrógeno para extraer los metales, pero aún así producen contaminantes que plantean riesgos para la salud y la seguridad, o dependen del peróxido de hidrógeno, que es peligroso e inestable.

Los actuales procesos industriales de reciclaje de desechos electrónicos son grandes consumidores de energía y emiten contaminantes nocivos y desechos líquidos, lo que nos hace ver la urgente necesidad de sistemas sostenibles a medida que aumenta la cantidad de desechos electrónicos. Nuestro equipo ha demostrado que es posible hacerlo con sustancias biodegradables. Estos hallazgos se basan en nuestro trabajo actual en SCARCE, en el Instituto de Investigación de la Energía de la NTU (ERI@N). El laboratorio de SCARCE se creó para desarrollar formas más ecológicas de reciclar los residuos electrónicos. También forma parte de la iniciativa Smart Campus de la NTU, que tiene como objetivo desarrollar soluciones tecnológicamente avanzadas para un futuro sostenible.

Madhavi Srinivasan, codirector laboratorio NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE).

En Singapur, un país con escasez de recursos, este proceso de minería urbana para extraer metales valiosos de todo tipo de aparatos electrónicos desechados se vuelve muy importante. Con este método, no sólo abordamos el problema del agotamiento de los recursos manteniendo estos metales preciosos en uso tanto como sea posible, sino también el problema de los desechos electrónicos y la acumulación de residuos de alimentos, ambos una crisis mundial creciente.

Dalton Tay, profesor adjunto de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales y la Escuela de Ciencias Biológicas de la NTU.

El equipo de la NTU ha descubierto que la combinación de la cáscara de naranja secada en el horno y molida en polvo, y el ácido cítrico, un ácido orgánico débil que se encuentra en los cítricos, puede lograr el mismo objetivo que los químicos tóxicos usados hasta ahora.

En los experimentos de laboratorio, el equipo encontró que su método extrajo con éxito alrededor del 90% del cobalto, litio, níquel y manganeso de las baterías de iones de litio gastadas, una eficacia comparable al sistema que usa peróxido de hidrógeno.

La clave está en la celulosa que se encuentra en la piel de naranja, que se convierte en azúcares bajo el calor durante el proceso de extracción. Estos azúcares mejoran la recuperación de los metales de los residuos de las baterías. Los antioxidantes naturales que se encuentran en la cáscara de naranja, como los flavonoides y los ácidos fenólicos, también podrían haber contribuido a esta mejora.

Es importante que los residuos sólidos generados por este proceso no sean tóxicos, lo que hace de este método más respetuoso con el medio ambiente.

A partir de los materiales recuperados, fabricaron nuevas baterías de iones de litio, que mostraron una capacidad de carga similar a las comerciales.

Esto sugiere que esta nueva tecnología es «factible para el reciclaje de baterías de iones de litio usadas en el sentido industrial«, dijeron los investigadores.

El equipo busca ahora mejorar aún más el rendimiento de sus baterías generadas a partir de residuos de baterías usadas. También están optimizando las condiciones para aumentar la producción y explorando la posibilidad de eliminar el uso de ácidos en el proceso.

Este método de residuos a recursos también podría extenderse potencialmente a otros tipos de residuos de frutas y verduras ricos en celulosa, así como a tipos de baterías de iones de litio como el fosfato de hierro y litio, níquel, manganeso y cobalto. Esto ayudaría a dar grandes pasos hacia la nueva economía circular de los desechos electrónicos, y a potenciar nuestras vidas de una manera más verde y sostenible.

Más información: acs.org

Vía ntu.edu.sg