Estrazione selettiva del litio da lisciviati acidi clorurati di batterie esauste

Perché le batterie vecchie contano ancora

Le batterie agli ioni di litio alimentano i nostri telefoni, laptop e auto elettriche, ma il litio al loro interno è difficile da recuperare una volta che le batterie raggiungono la fine del ciclo di vita. Oggi gran parte di quel litio va persa o viene recuperata solo dopo molti passaggi costosi. Questo studio esplora un modo più semplice per estrarre il litio in fase precoce dal liquido acido prodotto quando le batterie triturate vengono chimicamente disciolte, con l’obiettivo di risparmiare energia, reagenti e metalli di valore.

Trasformare le celle triturate in un liquido utile

Il riciclo moderno delle batterie spesso inizia con la cosiddetta “black mass”, una polvere scura ottenuta triturando le celle esauste. Questa polvere è ricca di litio ma contiene anche nichel, cobalto, manganese e altri metalli. Un approccio comune è dissolvere la black mass in acido cloridrico, ottenendo un liquido salino che trattiene quasi tutti i metalli contemporaneamente. La difficoltà è che i metodi attuali di recupero si concentrano di solito prima sui metalli più costosi, lasciando il litio per ultimo, quando è diluito, parzialmente perso e mescolato a molte impurità. Recuperare il litio prima dallo stesso lisciviato acido sarebbe più efficiente, ma richiede un materiale che possa catturare selettivamente il litio senza trascinare con sé gli altri metalli.

Un liquido su misura che preferisce il litio

I ricercatori hanno progettato un liquido organico speciale che funziona come un filtro a livello molecolare. Combina tre componenti: ioni ferro, un comune solvente industriale chiamato tributylfosfato e una molecola acida ausiliaria nota come P507. Quando questa fase organica viene mescolata con il lisciviato acido delle batterie, gli ioni litio migrano nella fase organica molto più facilmente di nichel, cobalto o manganese. Il team ha regolato con cura il rapporto fra P507 e ferro in modo che il liquido potesse sia prelevare il litio dal lisciviato sia poi rilasciarlo in acqua pulita, mantenendo il ferro vincolato nella fase organica per il riutilizzo.

Passo dopo passo: dalla zuppa mista al litio pulito

Sono state testate due configurazioni di processo leggermente diverse. Nella prima, la fase organica veniva caricata di litio direttamente dal lisciviato di batteria, e il P507 veniva aggiunto in seguito per stabilizzare il sistema. Nella seconda, il ferro veniva preventivamente caricato nella fase organica usando una semplice soluzione madre, e solo dopo questa fase la soluzione veniva messa in contatto con il lisciviato reale. Entrambe le vie prevedevano tre stadi chiave: scrubbing per lavare via tracce di impurità, stripping per trasferire il litio dalla fase organica all’acqua, e rigenerazione per preparare la fase organica a un nuovo ciclo. Con un opportuno rapporto di mescolamento tra le fasi organica e acquosa e un rapporto P507/ferro di circa 1,5–1,7, il processo ha estratto oltre il 90% del litio su più stadi di contatto lasciando nichel e cobalto quasi completamente nella soluzione originale.

Mantenere il sistema stabile e riutilizzabile

Il team ha usato misure infrarosse e ultravioletto-visibili per confermare come ferro e molecole organiche interagiscono all’interno del filtro liquido. Questi test hanno mostrato che il ferro rimane legato in una forma che resta nella fase organica anche quando il livello di cloruri diminuisce durante lo stripping con acqua. Di conseguenza, lo stesso solvente può essere riutilizzato per più cicli senza perdita significativa di ferro o di prestazione di estrazione. In sei cicli ripetuti, l’estrazione di litio in singolo stadio è rimasta intorno al 65%, e il flusso finale d’acqua ricco di litio conteneva 11–14 grammi di litio per litro mentre i livelli di nichel e cobalto erano sotto il limite di rilevazione e il manganese era quasi assente.

Cosa significa per un riciclo delle batterie più pulito

Per un non specialista, il risultato chiave è che il litio può essere estratto precocemente da un severo lisciviato salino di batterie usando un filtro liquido riciclabile e soltanto acqua per lo stadio finale di recupero. Questo evita il riscaldamento ad alta temperatura della black mass, riduce l’uso di acidi e basi aggiunti e previene l’introduzione di metalli impuri aggiuntivi. In un impianto di riciclo industriale, il lisciviato ripulito potrebbe poi essere trattato con metodi esistenti per recuperare nichel, cobalto e manganese, mentre il flusso acquoso ricco di litio potrebbe essere convertito in sali di litio di qualità per batterie. Insieme, questi passaggi offrono un modo più efficiente e potenzialmente più sostenibile per chiudere il ciclo del litio nelle batterie ricaricabili.

Citazione: 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

Parole chiave: riciclo del litio, lisciviato di batterie, estrazione con solvente, black mass, idrometallurgia