Recuperación de litio de alta pureza de baterías de ion-litio gastadas mediante membranas comerciales de nanofiltración: una evaluación comparativa de rendimiento

Por qué las baterías viejas siguen importando

Millones de baterías de ion-litio alimentan nuestros teléfonos, portátiles y coches eléctricos, y la mayoría acabará siendo desechada. Sin embargo, dentro de cada batería “muerta” todavía hay litio y otros metales valiosos que podrían reutilizarse en lugar de extraerse de la tierra. Este estudio explora un enfoque basado en agua que puede extraer litio de alta pureza de los residuos de baterías, ayudando a transformar los dispositivos de ayer en materiales de energía limpia para el mañana.

De baterías desechadas a un líquido útil

Cuando una batería de ion-litio llega al final de su vida no se dirige directamente a un filtro. Primero, sus piezas ricas en metales se procesan con ácidos en un paso llamado lixiviación. Esto produce una mezcla líquida concentrada que contiene litio junto con varios metales más pesados como níquel, cobalto, manganeso, aluminio y hierro. En plantas reales de reciclaje este líquido es turbio y está lleno de polvos finos, así que los investigadores crearon una “lixiviación sintética” más limpia con la misma mezcla de metales disueltos. Esto les permitió estudiar con condiciones controladas y realistas qué tan bien diferentes filtros pueden separar el litio.

Usar filtros inteligentes en lugar de pasos agresivos

El equipo probó cuatro membranas de nanofiltración comerciales. Son láminas delgadas, tipo plástico, llenas de diminutos canales por donde pasa el agua; actúan en parte como tamices y en parte como barreras con carga eléctrica. El agua y las partículas pequeñas con una sola carga positiva, como los iones de litio, pueden deslizarse con más facilidad, mientras que los iones de metales más grandes o con cargas más elevadas suelen quedarse atrás. Los investigadores midieron cuidadosamente el espesor, la rugosidad y la afinidad al agua de cada membrana, y después impulsaron la solución sintética de batería a través de ellas en un montaje de laboratorio similar al que podría usarse en la industria. También comprobaron cómo cambiaban las membranas tras el uso, asegurándose de que no se agrietaran ni se desintegraran.

Dejar pasar el litio, retener los metales pesados

Las cuatro membranas se comportaron de forma análoga: el litio, por ser pequeño y llevar solo una carga positiva, fue rechazado de manera débil y en su mayoría pasó a través, mientras que los metales más pesados con dos o tres cargas positivas quedaron fuertemente bloqueados. Dos de las membranas más “permeables” permitieron que pasara la mayor cantidad de litio, rechazando solo alrededor de una quinta parte, pero aun así retenían aproximadamente el 80–90% de los metales multivalentes. Las membranas más “selectivas” actuaron en sentido contrario: rechazaron más del 90% de níquel, cobalto, manganeso, aluminio y hierro, pero también detuvieron una mayor fracción del litio. Cuando todos los metales estaban presentes a la vez, el bloqueo de los metales pesados se intensificó debido a la acumulación eléctrica en la superficie de la membrana, mientras que el litio continuó fluyendo en cantidades significativas.

Diseñar la mejor combinación de filtros

Comparando las cuatro membranas una al lado de la otra, los investigadores elaboraron una guía sencilla para elegir filtros en una planta de reciclaje. Si el objetivo principal es obtener la mayor cantidad posible de litio en el líquido limpio al otro lado de la membrana, una membrana más abierta es la mejor opción, porque ofrece baja resistencia al litio mientras atrapa la mayoría de los metales más pesados. Si el proceso necesita eliminar los metales pesados de la forma más exhaustiva posible, conviene una membrana más ajustada, aunque esto sacrifica parte del flujo de litio. El estudio también mostró cómo características como la rugosidad superficial, el ángulo de contacto con el agua (qué tan fácilmente el agua se extiende sobre la superficie) y la composición química actúan conjuntamente para controlar qué iones pasan y cuáles se quedan atrás.

Qué significa esto para la vida cotidiana

Para el público general, la idea clave es que filtros simples y comercialmente disponibles ya pueden ayudar a convertir baterías gastadas en una fuente secundaria fiable de litio, reduciendo la presión sobre las minas y las salinas sensibles. Al elegir la combinación adecuada de membranas, las empresas de reciclaje podrían recuperar litio de alta pureza para nuevas baterías y, al mismo tiempo, evitar que metales pesados tóxicos lleguen al medio ambiente. En otras palabras, el trabajo apunta hacia un futuro en el que las baterías de nuestros dispositivos formen parte de un bucle circular: renaciendo como nuevas baterías en lugar de acabar como residuos peligrosos.

Cita: Alam, M., Bruggen, B.V.d., Ahsan Khan, M. et al. High purity lithium recovery from spent lithium-ion batteries using commercial nanofiltration membranes: a comparative performance assessment. Sci Rep 16, 6129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36924-1

Palabras clave: reciclaje de litio, baterías gastadas, nanofiltración, separación por membranas, economía circular