Extração seletiva de lítio de lixiviados ácidos cloretados de baterias gastas

Por que baterias velhas ainda importam

As baterias de íon-lítio alimentam nossos celulares, laptops e carros elétricos, mas o lítio nelas contido é difícil de recuperar quando as baterias chegam ao fim de sua vida útil. Hoje, grande parte desse lítio é perdida ou recuperada apenas após muitos passos custosos. Este estudo investiga uma forma mais simples de extrair o lítio precocemente do líquido ácido produzido quando baterias trituradas são dissolvidas quimicamente, com o objetivo de economizar energia, reagentes e metais valiosos.

Transformando células trituradas em líquido útil

A reciclagem moderna de baterias frequentemente começa com a “massa negra”, um pó escuro obtido ao triturar células gastas. Esse pó é rico em lítio, mas também em níquel, cobalto, manganês e outros metais. Uma abordagem comum é dissolver a massa negra em ácido clorídrico, gerando um líquido salino que contém quase todos os metais ao mesmo tempo. O desafio é que os métodos de recuperação existentes geralmente focam primeiro nos metais mais caros, deixando o lítio para o fim, quando ele está diluído, parcialmente perdido e misturado a muitas impurezas. Recuperar o lítio mais cedo do mesmo líquido ácido seria mais eficiente, mas exige um material capaz de captar seletivamente o lítio sem arrastar outros metais.

Um líquido sob medida que prefere o lítio

Os pesquisadores projetaram um líquido orgânico especial que atua como um filtro ao nível molecular. Ele combina três ingredientes: íons de ferro, um solvente industrial comum chamado tributilfosfato, e uma molécula ácida auxiliar conhecida como P507. Quando essa fase orgânica é misturada ao lixiviado ácido da bateria, íons de lítio migram para o líquido orgânico muito mais prontamente do que níquel, cobalto ou manganês. A equipe ajustou cuidadosamente a razão entre P507 e ferro para que o líquido pudesse tanto captar o lítio do lixiviado quanto liberá-lo posteriormente em água limpa, mantendo o ferro aprisionado na fase orgânica para reaproveitamento.

Passo a passo: de sopa mista a lítio puro

Foram testados dois arranjos de processo ligeiramente diferentes. No primeiro, o líquido orgânico foi carregado com lítio diretamente do lixiviado da bateria, e o P507 foi adicionado depois para estabilizar o sistema. No segundo, o ferro foi pré-carregado na fase orgânica usando uma solução estoque simples, e só então esse líquido entrou em contato com o lixiviado real. Ambas as rotas foram seguidas por três etapas-chave: lavagem para remover impurezas residuais, extração reversa (stripping) para transferir o lítio da fase orgânica para a água, e regeneração para preparar a fase orgânica para outro ciclo. Com uma razão de mistura adequada entre fases orgânica e aquosa e uma relação P507/ferro de cerca de 1,5 a 1,7, o processo extraiu mais de 90% do lítio ao longo de vários estágios de contato, enquanto níquel e cobalto permaneceram quase completamente na solução original.

Mantendo o sistema estável e reutilizável

A equipe usou medidas no infravermelho e no ultravioleta-visível para confirmar como o ferro e as moléculas orgânicas interagem dentro do filtro líquido. Esses testes mostraram que o ferro permanece ligado em uma forma que se mantém na fase orgânica mesmo quando o nível de cloretos cai durante a etapa de stripping com água. Como resultado, o mesmo solvente pode ser reutilizado em múltiplos ciclos sem perda significativa de ferro ou de desempenho de extração. Em seis ciclos repetidos, a extração de lítio em estágio único manteve-se próxima a 65%, e o fluxo final de água rico em lítio apresentou de 11 a 14 gramas de lítio por litro, enquanto os níveis de níquel e cobalto ficaram abaixo do limite de detecção e o manganês esteve quase ausente.

O que isso significa para uma reciclagem de baterias mais limpa

Para um público não especialista, o principal resultado é que o lítio pode ser removido cedo de um lixiviado de bateria agressivo e salino usando um filtro líquido reciclável e apenas água na etapa final de recuperação. Isso evita aquecer a massa negra a altas temperaturas, reduz o uso de ácidos e bases adicionados e previne a introdução de metais impurezas extras. Em uma planta industrial de reciclagem, o lixiviado limpo poderia então ser tratado com métodos existentes para recuperar níquel, cobalto e manganês, enquanto o fluxo aquoso rico em lítio poderia ser convertido em sais de lítio de grau eletroquímico. Em conjunto, esses passos oferecem uma forma mais eficiente e potencialmente mais sustentável de fechar o ciclo do lítio em baterias recarregáveis.

Citação: 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

Palavras-chave: reciclagem de lítio, lixiviado de bateria, extração por solvente, massa negra, hidrometalurgia