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As baterias de íon-lítio, com o uso de metais arriscados, mancham a imagem verde dos Veículos Elétricos (EVs). A reciclagem para recuperar esses metais valiosos minimizaria o impacto social e ambiental da mineração, manteria milhões de toneladas de baterias em aterros e reduziria o uso de energia e as emissões geradas pela fabricação de baterias.
Mas, embora a indústria de reciclagem de baterias de EV esteja começando a decolar, fazer com que as montadoras usem materiais reciclados continua difícil de vender. “Em geral, a impressão das pessoas é que o material reciclado não é tão bom quanto o material virgem”, diz Yan Wang, professor de engenharia mecânica do Worcester Polytechnic Institute. “As empresas de baterias ainda hesitam em usar material reciclado em suas baterias.”
Um novo estudo de Wang e uma equipe que inclui pesquisadores do US Advanced Battery Consortium (USABC) e a empresa de baterias A123 Systems, mostra que baterias e fabricantes de automóveis não precisam se preocupar. Os resultados, publicados na revista Joule, mostram que as baterias com catodos reciclados podem ser tão boas ou até melhores do que as que usam novos materiais de última geração.
A equipe testou baterias com catodos NMC111 reciclados, o sabor mais comum de catodo contendo um terço de níquel, manganês e cobalto. Os catodos foram feitos usando uma técnica de reciclagem patenteada que a Battery Resourcers, uma startup cofundada por Wang, agora está comercializando.
O material reciclado mostrou uma estrutura microscópica mais porosa que é melhor para os íons de lítio deslizarem para dentro e para fora. Resultado: baterias com densidade de energia semelhante às feitas com cátodos comerciais, mas que também apresentavam ciclo de vida até 53% mais longo.
Enquanto as baterias recicladas não foram testadas em carros, os testes foram feitos em escalas industrialmente relevantes. Os pesquisadores criaram células-bolsa padrão da indústria de 11 Amperes-hora carregadas com materiais com a mesma densidade das baterias EV. Os engenheiros da A123 Systems fizeram a maior parte dos testes, diz Wang, usando um protocolo desenvolvido pela USABC para atender às metas de viabilidade comercial para veículos elétricos híbridos plug-in. Ele diz que os resultados provam que os materiais catódicos reciclados são uma alternativa viável aos materiais originais.
As baterias EV são coisas complexas e reciclá-las não é fácil. Envolve queimá-los usando muita energia ou triturá-los e dissolvê-los em ácidos. A maioria das grandes empresas de reciclagem, que têm reciclado principalmente baterias de eletrônicos de consumo, e as próximas startups de reciclagem de baterias usam esses métodos para produzir elementos separados para vender para empresas de materiais de bateria, que por sua vez farão os materiais de alta qualidade para fabricantes de automóveis e baterias.
Mas o valor real de uma bateria EV está no cátodo, destaca Wang. Os materiais catódicos são combinações proprietárias de metais, incluindo níquel, manganês e cobalto, transformados em partículas com tamanhos e estruturas específicos.
A tecnologia de reciclagem da Battery Resources produz vários materiais catódicos NMC prontos para uso com base no que uma montadora deseja. Isso significa que a venda de materiais reciclados pode gerar lucro, algo que as empresas de reciclagem dizem que pode ser difícil de fazer. “Somos a única empresa que dá uma saída que é um material catódico”, afirma. “Outras empresas fabricam elementos. Portanto, seu valor agregado é menor.”
Sua tecnologia envolve a destruição de baterias e a remoção de caixas de aço, fios de alumínio e cobre, plásticos e materiais de bolsas para reciclagem. A massa negra restante é dissolvida em solventes e o grafite, o carbono e as impurezas são filtrados ou separados quimicamente. Usando uma técnica química patenteada, o níquel, o manganês e o cobalto são então misturados nas proporções desejadas para fazer pós catódicos.
Alguns outros pesquisadores e empresas como o ReCell Center, uma colaboração de pesquisa de reciclagem de baterias apoiada pelo Departamento de Energia dos EUA, também estão desenvolvendo tecnologia de reciclagem direta. Mas eles provavelmente não estarão produzindo grandes volumes de material catódico reciclado tão cedo.
A Battery Resources, por sua vez, já está vendendo seus materiais reciclados para fabricantes de baterias em pequena escala. A empresa planeja inaugurar sua primeira planta comercial, com capacidade para processar 10 mil toneladas de baterias, em 2022. Em setembro, arrecadou US $ 70 milhões, com os quais planeja lançar mais duas instalações na Europa até o final de 2022.
Publicado em 20/10/2021 10h11
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