Per il litio è possibile raggiungere tassi di riciclaggio del 92%
Recupero più efficiente del litio dalle scorie di fusione con una sostanza naturale proveniente dal melograno
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Le batterie agli ioni di litio sono presenti nella nostra vita quotidiana: forniscono energia wireless a notebook, smartphone, auto elettriche e molto altro. Il crescente utilizzo di queste batterie richiede metodi di riciclaggio sostenibili. Tuttavia, il recupero del litio è attualmente ancora costoso e poco redditizio. Con la sostanza naturale punicina e i suoi derivati (composti derivati), i ricercatori dell'Università di Tecnologia di Clausthal hanno trovato un modo che, se utilizzato nel processo di separazione della flottazione, permette di ottenere alti tassi di recupero del litio. I ricercatori ne hanno dato notizia in una recente pubblicazione ad accesso libero.
Punicina è il nome della sostanza chimica che è stata isolata dalle foglie di un albero di melograno nel 1994 e che è stata ampiamente studiata sotto molti aspetti all'Università di Tecnologia di Clausthal nel gruppo del Prof. Andreas Schmidt dell'Istituto di Chimica Organica. La particolarità di questa semplice sostanza naturale (composta da un idrochinone e da un anello di piridinio) è la sua commutabilità: la sua carica può essere regolata da singola positiva a doppia negativa in base al valore del pH. Sotto irradiazione, la punicina forma radicali anche con la normale luce del giorno, per cui ha proprietà diverse alla luce rispetto al buio. La semplicità della sua struttura apre la possibilità di modificare chimicamente la punicina naturale secondo il principio modulare e di produrre una varietà di derivati, tra cui molecole tensioattive commutabili.
La tecnica di flottazione, da tempo utilizzata nella lavorazione dei minerali, viene ora applicata con successo nei nuovi processi di riciclaggio del litio, in quanto può essere utilizzata per raccogliere minerali di litio prodotti artificialmente (i cosiddetti EnAM - minerali artificiali ingegnerizzati) ottenuti da scorie pirometallurgiche. Nell'ambito del programma prioritario SPP 2315 della Fondazione tedesca per la ricerca (DFG), il gruppo del Prof. Schmidt sta studiando le ottimizzazioni strutturali e i meccanismi della punicina al fine di arricchire il litio e altre materie prime critiche per il riciclaggio, separando i materiali inutili (materiali di ganga).
I collettori della punicina si legano alla superficie di particelle minerali come l'alluminato di litio, rendendole idrorepellenti. Di conseguenza, i preziosi minerali contenenti litio vengono trasportati in superficie dalle bolle d'aria, mentre i materiali di ganga non galleggiano. Un altro punto di forza: la capacità di "cambiare" le proprietà delle punicine usando la luce in combinazione con i valori di pH significa che l'interazione superficiale può essere resa più selettiva e la flottazione può essere migliorata.
"Abbiamo prodotto e caratterizzato oltre 50 punicine diverse e le abbiamo testate nel riciclaggio del litio. Abbiamo raggiunto tassi di recupero fino al 92% quando i parametri di flottazione sono ottimizzati con le nuove punicine", spiega il dottorando Max Fischer. I derivati delle punicine sono attualmente oggetto di studio per il recupero di altri EnAM di litio, come i manganati di litio e altri minerali preziosi come il rame o il tantalio.
"Il riciclaggio del litio è un compito impegnativo che può essere portato a termine solo in collaborazione con molti colleghi di altre discipline", afferma il Prof. Schmidt. Per questo motivo i ricercatori di Chimica Organica stanno lavorando a questo progetto presso l'Università di Tecnologia di Clausthal con i gruppi della prof.ssa Ursula Fittschen (Istituto di Chimica Inorganica e Analitica), del prof. Michael Fischlschweiger (Istituto di Ingegneria dei Processi Energetici e Tecnologia dei Combustibili), del prof. Alfred Weber e della dott.ssa Annett Wollmann (Istituto di Ingegneria dei Processi Meccanici) e del dott. Thomas Schirmer (Istituto di Geotecnologia e Risorse Minerarie), oltre ad altri ricercatori esterni della TU Bergakademie Freiberg, della TH di Norimberga e dell'Università RWTH di Aquisgrana.
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