Los científicos dirigidos por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur han desarrollado un método novedoso de utilizar residuos de cáscaras de frutas para extraer y reutilizar metales preciosos de baterías de iones de litio gastadas con el fin de crear nuevas baterías.
El equipo demostró su concepto utilizando cáscara de naranja, que recuperó metales preciosos de los desechos de las baterías de manera eficiente. Luego, fabricaron baterías funcionales a partir de estos metales recuperados, creando un mínimo de desechos en el proceso.
Los científicos dicen que su enfoque de conversión de residuos en recursos aborda tanto el desperdicio de alimentos como el desperdicio de productos electrónicos, apoyando el desarrollo de una economía circular sin desperdicio, en la que los recursos se mantienen en uso durante el mayor tiempo posible. Se estima que 1.3 mil millones de toneladasde desperdicio de alimentos y 50 millones de toneladas de desechos electrónicos se generan a nivel mundial cada año.
Las baterías gastadas se tratan convencionalmente con calor extremo más de 500 ° C para fundir metales valiosos, que emiten gases tóxicos peligrosos. Se están explorando enfoques alternativos que utilizan soluciones ácidas fuertes o soluciones ácidas más débiles con peróxido de hidrógeno para extraer los metales, perotodavía producen contaminantes secundarios que plantean riesgos para la salud y la seguridad, o dependen del peróxido de hidrógeno, que es peligroso e inestable.
El profesor Madhavi Srinivasan, codirector del laboratorio de la NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy NTU SCARCE, dijo: "Los procesos industriales actuales de reciclaje de desechos electrónicos consumen mucha energía y emiten contaminantes nocivos y desechos líquidos,apuntando a una necesidad urgente de métodos ecológicos 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 existente en SCARCE bajo el Instituto de Investigación Energética de NTU ERI @ N. El laboratorio de SCARCE se creó para desarrollar formas más ecológicas de reciclar desechos electrónicos. También es parte de NTU SmartIniciativa Campus, que tiene como objetivo desarrollar soluciones tecnológicamente avanzadas para un futuro sostenible ".
El profesor asistente Dalton Tay de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales y la Escuela de Ciencias Biológicas de la NTU dijo: "En Singapur, un país con pocos recursos, este proceso de minería urbana para extraer metales valiosos de todo tipo de productos electrónicos desechados se vuelve muy importante. Con este método, no solo 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 desperdicios de alimentos, ambos una creciente crisis mundial ".
Los hallazgos fueron publicados en la revista científica Ciencia y tecnología ambientales en julio.
Un enfoque sostenible y de bajo costo
Con los enfoques industriales para reciclar los desechos de las baterías que generan contaminantes nocivos, la hidrometalurgia, que utiliza agua como disolvente para la extracción, se explora cada vez más como una posible alternativa. Este proceso implica primero triturar y triturar las baterías usadas para formar un material triturado llamado negroLuego, los investigadores extraen metales valiosos de la masa negra disolviéndola en una mezcla de ácidos fuertes o ácidos débiles más otros químicos como peróxido de hidrógeno bajo calor, antes de dejar que los metales precipiten.
Si bien es relativamente más respetuoso con el medio ambiente que los métodos convencionales, el uso de productos químicos tan fuertes a escala industrial podría generar una cantidad sustancial de contaminantes secundarios, lo que plantea importantes riesgos para la seguridad y la salud, dijo el profesor asistente Tay.
El equipo de NTU descubrió que la combinación de cáscara de naranja que se ha secado al horno y se ha molido en polvo, y ácido cítrico, un ácido orgánico débil que se encuentra en las frutas cítricas, puede lograr el mismo objetivo.
En experimentos de laboratorio, el equipo descubrió que su enfoque extrajo con éxito alrededor del 90 por ciento de cobalto, litio, níquel y manganeso de baterías de iones de litio gastadas, una eficacia comparable al enfoque que usa peróxido de hidrógeno.
Asst Prof Tay explicó: "La clave está en la celulosa que se encuentra en la cáscara de naranja, que se convierte en azúcares bajo el calor durante el proceso de extracción. Estos azúcares mejoran la recuperación de metales de los desechos 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 destacar que se encontró que los residuos sólidos generados por este proceso no eran tóxicos, lo que sugiere que este método es ambientalmente racional, agregó.
A partir de los materiales recuperados, ensamblaron nuevas baterías de iones de litio, que mostraron una capacidad de carga similar a las comerciales. Se están realizando más investigaciones para optimizar el rendimiento del ciclo de carga y descarga de estas nuevas baterías fabricadas con materiales recuperados.
Esto sugiere que esta nueva tecnología es "prácticamente factible para reciclar baterías de iones de litio gastadas en el sentido industrial", dijeron los investigadores.
El equipo ahora busca mejorar aún más el rendimiento de sus baterías generadas a partir de residuos de baterías tratados. También están optimizando las condiciones para aumentar la producción y explorar la posibilidad de eliminar el uso de ácidos en el proceso.
El profesor Madhavi, que también es de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NTU y ERI @ N, dijo: "Este enfoque de conversión de residuos en recursos también podría extenderse a otros tipos de residuos de frutas y verduras ricos en celulosa, asícomo tipos de baterías de iones de litio, como el fosfato de hierro y litio y el óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto. Esto ayudaría a dar grandes pasos hacia la nueva economía circular de los desechos electrónicos y potenciar nuestras vidas de una manera más ecológica y sostenible ".
La investigación, que pertenece a NTU SCARCE, cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Investigación, el Ministerio de Desarrollo Nacional y la Agencia Nacional del Medio Ambiente en el marco de la Iniciativa de I + D Closing the Waste Loop como parte del Fondo de Integración de Soluciones Urbanas y Sostenibilidad.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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