Extracción selectiva de litio de lixiviados ácidos clorurosos de baterías gastadas

Por qué las baterías viejas siguen importando

Las baterías de ion litio alimentan nuestros teléfonos, portátiles y coches eléctricos, pero el litio que contienen es difícil de recuperar cuando las baterías llegan al final de su vida útil. Hoy en día, gran parte de ese litio se pierde o se recupera solo tras muchos pasos costosos. Este estudio explora una forma más simple de extraer litio de forma temprana del líquido ácido que se produce al disolver químicamente las baterías trituradas, con el objetivo de ahorrar energía, productos químicos y metales valiosos.

Convertir celdas trituradas en un líquido útil

El reciclaje moderno de baterías suele empezar con la “masa negra”, un polvo oscuro obtenido al triturar celdas gastadas. Este polvo es rico en litio pero también en níquel, cobalto, manganeso y otros metales. Un enfoque común es disolver la masa negra en ácido clorhídrico, generando un líquido salino que contiene casi todos los metales a la vez. El reto es que los métodos de recuperación existentes suelen centrarse primero en los metales más caros, dejando el litio para el final, cuando está diluido, se pierde parcialmente y está mezclado con muchas impurezas. Recuperar el litio antes, desde el mismo líquido ácido, sería más eficiente, pero requiere un material que pueda captar selectivamente el litio sin arrastrar otros metales.

Un líquido diseñado que prefiere el litio

Los investigadores diseñaron un líquido orgánico especial que actúa como un filtro a nivel molecular. Combina tres ingredientes: iones de hierro, un disolvente industrial común llamado fosfato de tributilo y una molécula auxiliar ácida conocida como P507. Cuando esta fase orgánica se mezcla con el lixiviado ácido de la batería, los iones de litio pasan a la fase orgánica con mucha más facilidad que el níquel, el cobalto o el manganeso. El equipo ajustó cuidadosamente la proporción entre P507 y el hierro de modo que el líquido pudiera tanto captar el litio del lixiviado como luego liberarlo de nuevo en agua limpia, manteniendo el hierro confinado dentro de la fase orgánica para su reutilización.

Paso a paso: de la sopa mixta al litio limpio

Se probaron dos configuraciones de proceso ligeramente diferentes. En la primera, la fase orgánica se cargó con litio directamente desde el lixiviado de la batería y se añadió P507 después para estabilizar el sistema. En la segunda, primero se precargó hierro en la fase orgánica usando una solución madre sencilla, y solo entonces este líquido se puso en contacto con el lixiviado real. Ambas rutas fueron seguidas por tres etapas clave: lavado para eliminar impurezas residuales, decapado (stripping) para transferir el litio de la fase orgánica al agua, y regeneración para preparar la fase orgánica para otro ciclo. Con una relación de mezcla adecuada entre las fases orgánica y acuosa y una proporción de P507 a hierro de alrededor de 1,5 a 1,7, el proceso extrajo más del 90 por ciento del litio a lo largo de varias etapas de contacto, mientras que el níquel y el cobalto quedaron casi totalmente en la solución original.

Mantener el sistema estable y reutilizable

El equipo empleó mediciones por infrarrojo y en el espectro ultravioleta-visible para confirmar cómo interactúan el hierro y las moléculas orgánicas dentro del filtro líquido. Estas pruebas mostraron que el hierro permanece ligado en una forma que se mantiene en la fase orgánica incluso cuando el nivel de cloruros disminuye durante el decapado con agua. Como resultado, el mismo disolvente puede reutilizarse en múltiples ciclos sin pérdida significativa de hierro ni del rendimiento de extracción. A lo largo de seis ciclos repetidos, la extracción de litio en una sola etapa se mantuvo cerca del 65 %, y la corriente final de agua rica en litio contenía entre 11 y 14 gramos de litio por litro mientras que los niveles de níquel y cobalto estaban por debajo de la detección y el manganeso era prácticamente inexistente.

Qué significa esto para un reciclaje de baterías más limpio

Para un público no especializado, el resultado clave es que el litio puede extraerse temprano de una solución de lixiviado salina y agresiva usando un filtro líquido reciclable y solo agua para el paso final de recuperación. Esto evita calentar la masa negra a altas temperaturas, reduce el uso de ácidos y bases añadidos y previene la introducción de metales impuros adicionales. En una planta industrial de reciclaje, el lixiviado limpiado podría entonces tratarse con métodos existentes para recuperar níquel, cobalto y manganeso, mientras que la corriente acuosa rica en litio podría convertirse en sales de litio de calidad para baterías. En conjunto, estos pasos ofrecen una vía más eficiente y potencialmente más sostenible para cerrar el ciclo del litio en baterías recargables.

Cita: Saleem, U., Buvik, V., Bandyopadhyay, S. et al. Selective extraction of lithium from acidic chloride leachates of spent batteries. Sci Rep 16, 14984 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43332-y

Palabras clave: reciclaje de litio, lixiviado de baterías, extracción con disolventes, masa negra, hidrometalurgia