Recupero di litio ad alta purezza da batterie agli ioni di litio esauste mediante membrane nanofiltranti commerciali: una valutazione comparativa delle prestazioni

Perché le vecchie batterie contano ancora

Milioni di batterie agli ioni di litio alimentano i nostri telefoni, computer portatili e veicoli elettrici, e la maggior parte finirà prima o poi nella raccolta dei rifiuti. Dentro ogni batteria “morta”, tuttavia, è ancora presente litio prezioso e altri metalli che potrebbero essere riutilizzati anziché estratti dalla terra. Questo studio esplora un approccio di filtrazione a base d’acqua che può estrarre litio ad alta purezza dai rifiuti di batterie, contribuendo a trasformare i dispositivi di ieri nei materiali per l’energia pulita di domani.

Dalle batterie esauste a un liquido utile

Quando una batteria agli ioni di litio raggiunge la fine della sua vita, non viene subito messa in un filtro. Prima, le sue parti ricche di metalli vengono trattate con acidi in una fase chiamata lisciviazione. Questo produce una miscela liquida concentrata che contiene litio insieme a diversi metalli più pesanti come nichel, cobalto, manganese, alluminio e ferro. Nelle vere strutture di riciclo questo liquido è torbido e ricco di polveri fini, quindi i ricercatori hanno creato un “lisciviato sintetico” più pulito con la stessa miscela di metalli disciolti. Ciò ha permesso loro di studiare quanto efficacemente diversi filtri possano separare il litio in condizioni controllate e realistiche.

Usare filtri intelligenti invece di passaggi aggressivi

Il gruppo ha testato quattro membrane nanofiltranti commerciali. Si tratta di sottili fogli plastici pieni di minuscoli passaggi per l’acqua che funzionano in parte come setacci e in parte come barriere cariche elettricamente. L’acqua e le particelle piccole con una singola carica positiva, come gli ioni litio, possono attraversarle più facilmente, mentre ioni metallici più grandi o con cariche più elevate vengono in gran parte trattenuti. I ricercatori hanno misurato con cura lo spessore, la rugosità e l’affinità all’acqua di ciascuna membrana, quindi hanno fatto passare il lisciviato sintetico attraverso di esse in un apparato di laboratorio simile a quello che potrebbe essere impiegato in ambito industriale. Hanno anche verificato come le membrane cambiassero dopo l’uso, assicurandosi che non si crepassero o degradassero.

Lasciare passare il litio, trattenere i metalli pesanti

Tutte e quattro le membrane si sono comportate in modo simile: il litio, essendo piccolo e con una sola carica positiva, è stato debolmente respinto e per lo più è passato attraverso, mentre i metalli più pesanti con due o tre cariche positive sono stati fortemente bloccati. Due delle membrane più “lascive” hanno consentito il passaggio del maggior quantitativo di litio, respingendone solo circa un quinto, pur trattenendo circa l’80–90% dei metalli multivalenti. Le membrane più “strettive” sono state più selettive nell’altro senso: hanno respinto oltre il 90% di nichel, cobalto, manganese, alluminio e ferro, ma hanno anche fermato una quota maggiore di litio. Quando tutti i metalli erano presenti insieme, il blocco dei metalli pesanti è diventato ancora più marcato a causa dell’affollamento elettrico sulla superficie della membrana, mentre il litio continuava a fluire in quantità significative.

Progettare la migliore combinazione di filtri

Confrontando le quattro membrane fianco a fianco, i ricercatori hanno elaborato un semplice vademecum per scegliere i filtri in un impianto di riciclo. Se l’obiettivo principale è ottenere il massimo litio possibile nel liquido pulito oltre la membrana, conviene una membrana più aperta, perché oppone poca resistenza al litio pur catturando la maggior parte dei metalli più pesanti. Se un processo deve rimuovere i metalli pesanti nel modo più approfondito possibile, è preferibile una membrana più stretta, anche se ciò sacrifica parte del flusso di litio. Lo studio ha anche mostrato come caratteristiche quali la rugosità superficiale, l’angolo di contatto con l’acqua (quanto facilmente l’acqua si distribuisce sulla superficie) e la composizione chimica lavorino insieme per controllare quali ioni passano e quali restano indietro.

Cosa significa nella vita di tutti i giorni

Per i non specialisti, il messaggio è che filtri semplici e commercialmente disponibili possono già contribuire a trasformare le batterie usurate in una fonte secondaria affidabile di litio, riducendo la pressione sulle miniere e sulle saline sensibili. Scegliendo la giusta combinazione di membrane, le aziende di riciclo potrebbero sia recuperare litio ad alta purezza per nuove batterie sia impedire che metalli pesanti tossici finiscano nell’ambiente. In altre parole, il lavoro indica un futuro in cui le batterie dei nostri dispositivi fanno parte di un ciclo circolare — rinascendo come nuove batterie invece di diventare rifiuti pericolosi.

Citazione: 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

Parole chiave: riciclaggio del litio, batterie esauste, nanofiltrazione, separazione mediante membrane, economia circolare