El crecimiento del mercado de vehículos eléctricos, sumado al ya existente de dispositivos electrónicos, está provocando un aumento nunca visto en la demanda de baterías de ion-litio. El problema que deriva de esto es el reciclaje de las mismas, que es complejo y tiene un impacto ambiental considerable. Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Rice ha desarrollado una posible solución: un nuevo sistema basado en agua capaz de recuperar metales críticos de baterías usadas en cuestión de minutos y con una eficiencia muy superior a la de muchos métodos actuales.
El estudio presenta una nueva clase de soluciones acuosas elaboradas con “amino cloruros”, compuestos que imitan el comportamiento de determinados disolventes considerados “verdes”, pero evitando algunas de sus principales limitaciones. La investigación se centró en el uso de sales acuosas de amino cloruro como agentes lixiviantes, es decir, sustancias capaces de disolver los metales presentes en las baterías para facilitar posteriormente su recuperación. Entre todas las formulaciones probadas, una solución basada en cloruro de hidroxilamonio (HACl) destacó claramente por su rendimiento.
Recuperación del 65 % a temperatura ambiente
Los resultados obtenidos fueron especialmente llamativos por la velocidad del proceso. Según el estudio, la solución fue capaz de extraer aproximadamente el 65 % de los metales clave de la batería en apenas un minuto y a temperatura ambiente. Además, la eficiencia superó el 75 % para algunos materiales tras tiempos ligeramente superiores de procesamiento.
Simon M. King, primer autor del estudio y estudiante de ingeniería química y biomolecular en Rice University, explica: “Los métodos de reciclaje tradicionales suelen depender de ácidos agresivos o de procesos lentos y que consumen mucha energía. Lo que hemos demostrado es que se puede lograr una recuperación de metales rápida y de alta eficiencia utilizando un sistema mucho más sencillo, basado en agua”.
Una de las principales ventajas del sistema es que no requiere altas temperaturas ni largos tiempos de reacción, dos factores que suelen incrementar tanto el coste energético como la huella ambiental de los procesos de reciclaje tradicionales.
Además, el equipo descubrió que sustituir los disolventes orgánicos tradicionales por agua reducía considerablemente la viscosidad de la mezcla, lo que favorece un movimiento más rápido de las moléculas y acelera así las reacciones químicas. Este cambio también simplifica el tratamiento de residuos y disminuye el riesgo ambiental asociado al proceso.
“Nos sorprendió la rapidez de la reacción, sobre todo sin la intervención de altas temperaturas. En el primer minuto, ya observamos que se produce la mayor parte de la extracción del metal”, añade King.
Por su parte, Pulickel Ajayan, profesor de ingeniería y uno de los responsables de la investigación, comenta: “Una gran ventaja de este sistema es que funciona en condiciones relativamente suaves. Esto abre la puerta a tecnologías de reciclaje más sostenibles y escalables”.
Los materiales recuperados se pueden reutilizar
Mediante experimentos y modelos teóricos, los investigadores identificaron la razón principal del alto rendimiento del HACl. Aunque la acidez y los iones cloruro contribuyen a disolver los metales, el elemento decisivo parece ser un centro de nitrógeno con capacidad redox incorporado en la propia molécula, que participa activamente en la reacción química.
El trabajo también concluye que factores habitualmente considerados determinantes, como el pH o la polaridad del disolvente, pueden resultar menos importantes que la presencia de grupos químicos reactivos y un transporte eficiente de masa para acelerar la lixiviación de los metales.
Tras la extracción, los investigadores demostraron además que los materiales recuperados podían reutilizarse para fabricar nuevos componentes de baterías, cerrando así el ciclo de reciclaje. Según los autores, este descubrimiento apunta hacia una nueva estrategia para desarrollar sistemas de reciclaje más sostenibles, combinando disolventes de baja toxicidad con funcionalidades químicas específicas que maximicen la eficiencia del proceso.