Os cientistas do Berkeley Lab criaram o Quick-Release Binder (aglutinante de liberação rápida), uma substância semelhante a uma cola que mantém unidos os ingredientes ativos de uma bateria e se dissolve em água alcalina em temperatura ambiente. Marilyn Sargent / Laboratório de Berkeley

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Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) revelaram um novo material para baterias, que eles chamam de Quick-Release Binder, para tornar a reciclagem de baterias mais fácil e econômica.

Embora se espere que o uso de baterias de íons de lítio cresça onze vezes de 2020 a 2030, os materiais dessas baterias, como lítio, cobalto e níquel, estão em oferta cada vez mais limitada, o que os torna cada vez mais caros. A mineração desses materiais requer muita energia e água, e muitas operações de mineração envolvem condições de trabalho inseguras e antiéticas, conforme relatado pelo Natureza.

Assim, é importante reciclar os componentes da bateria tanto quanto possível, mas a reciclagem da bateria também pode ser desafiadora, como em novembro de 2021 estudo descobriu. É difícil criar processos de reciclagem para baterias, que têm designs que mudam com frequência. As baterias incluem vários componentes que precisam ser separados para reciclagem, e o aumento da escala dos processos de reciclagem de baterias costuma ser caro.

Assim, os cientistas do Berkeley Lab inventaram o Quick-Release Binder, que facilita a desmontagem da bateria e a separação das peças.

“Estamos chegando ao ponto em que a reciclagem de baterias será uma exigência”, disse Gao Liu, líder do projeto e cientista sênior da Área de Tecnologias Energéticas do Berkeley Lab, disse em um comunicado. “Se não pararmos de queimá-las e jogá-las no lixo, ficaremos sem recursos nos próximos dez anos. É simplesmente impossível acompanhar o número de baterias que o mercado está exigindo. Não há cobalto nem níquel suficientes – temos que reciclar.”

O Quick-Release Binder é feito com dois polímeros, ácido poliacrílico (PAA) e polietilenimina (PEI), unidos por átomos de oxigênio com carga negativa no PAA e átomos de nitrogênio com carga positiva no PEI.

As baterias feitas com o Quick-Release Binder podem ser abertas, colocadas em água alcalina com hidróxido de sódio e agitadas suavemente. O íon de sódio quebra os polímeros, que se dissolvem e liberam os componentes do eletrodo em seu interior. Os elementos separados podem ser filtrados da água para secar.

Comparativamente, os métodos atuais de reciclagem de baterias de íons de lítio envolvem trituração, moagem e queima dos materiais para recuperar os metais para reciclagem. O método atualizado é mais fácil, mais barato e melhor para o planeta.

O aglutinante tem a excelente característica de poder ser “descompactado” com um processamento de baixo custo e ambientalmente benigno, o que beneficia a todos nós ao melhorar a sustentabilidade econômica e ambiental de sistemas avançados de baterias”, disse Steve Sloop, fundador da OnTo Technologies e colaborador do projeto. “Também é uma grande conquista o fato de as baterias não conterem substâncias perfluoroalquil e polifluoroalquil (PFAS) – a família de compostos usados na fabricação de revestimentos antiaderentes e muitos outros produtos, mas é extremamente importante para o futuro. Os clientes não os querem devido à ligação emergente com problemas de saúde, e acho que em breve os reguladores concordarão que não podemos continuar usando esses produtos químicos.”

O Berkeley Lab continuará testando seus novos métodos de reciclagem de baterias para eventualmente comercializar o processo, que os pesquisadores esperam que funcione com baterias de todos os tamanhos. Eles esperam licenciar o Quick-Release Binder para os principais fabricantes de baterias.

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