Taxas de reciclagem de 92% possíveis para o lítio
Recuperação mais eficiente do lítio das escórias de fundição com uma substância natural da romãzeira
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As baterias de iões de lítio estão presentes no nosso quotidiano: fornecem energia sem fios a computadores portáteis, smartphones, carros eléctricos e muito mais. A utilização crescente destas baterias exige métodos de reciclagem sustentáveis. No entanto, a recuperação do lítio continua a ser dispendiosa e pouco rentável. Com a substância natural punicina e os seus derivados (compostos derivados), os investigadores da Universidade de Tecnologia de Clausthal descobriram uma forma que - quando utilizada no processo de separação por flotação - permite elevadas taxas de recuperação de lítio. Os investigadores apresentaram um relatório sobre este assunto numa publicação recente de acesso livre.
Punicina é o nome da substância química que foi isolada das folhas de uma romãzeira em 1994 e que tem sido amplamente investigada em muitos aspectos na Universidade Tecnológica de Clausthal, no grupo do Prof. Andreas Schmidt do Instituto de Química Orgânica. A particularidade desta substância natural simples (constituída por uma hidroquinona e um anel de piridínio) é a sua capacidade de comutação: a sua carga pode ser ajustada de simples positiva para dupla negativa através do valor do pH. Sob irradiação, a punicina forma radicais mesmo com a luz do dia normal, pelo que tem propriedades diferentes à luz do que no escuro. A simplicidade da sua estrutura abre a possibilidade de modificar quimicamente a punicina natural de acordo com o princípio modular e de produzir uma variedade de derivados, incluindo moléculas tensioactivas comutáveis.
A técnica de flotação, há muito utilizada no processamento de minérios, está agora a ser aplicada com sucesso em novos processos de reciclagem de lítio, uma vez que pode ser utilizada para recolher minerais de lítio produzidos artificialmente (os chamados EnAMs - engineered artificial minerals) obtidos a partir de escórias pirometalúrgicas. Como parte do programa prioritário SPP 2315 da Fundação Alemã de Investigação (DFG), o grupo do Prof. Schmidt está a investigar optimizações estruturais e mecanismos da punicina para enriquecer o lítio e outras matérias-primas críticas para reciclagem, separando materiais sem valor (materiais de ganga).
Os colectores de punicina ligam-se à superfície de partículas minerais como o aluminato de lítio, fazendo com que as superfícies destas partículas se tornem repelentes à água. Como resultado, os minerais valiosos que contêm lítio são transportados para a superfície por bolhas de ar, enquanto os materiais de ganga não flutuam. Outro destaque: a capacidade de "mudar" as propriedades das punicinas utilizando a luz em combinação com valores de pH significa que a interação da superfície pode ser mais selectiva e a flutuação pode ser melhorada.
"Já produzimos e caracterizámos mais de 50 punicinas diferentes e testámo-las na reciclagem de lítio. Conseguimos taxas de recuperação de até 92% quando os parâmetros de flotação são optimizados com novas punicinas", explica o estudante de doutoramento Max Fischer. Por conseguinte, os derivados de punicina estão atualmente a ser investigados para a recuperação de outros EnAMs de lítio, como os manganatos de lítio e outros minerais valiosos, como o cobre ou o tântalo.
"A reciclagem do lítio é uma tarefa difícil que só pode ser bem sucedida em colaboração com muitos colegas de outras disciplinas", afirma o Prof. É por isso que os investigadores de Química Orgânica estão a trabalhar neste projeto na Universidade de Tecnologia de Clausthal com os grupos da Professora Ursula Fittschen (Instituto de Química Inorgânica e Analítica), do Professor Michael Fischlschweiger (Instituto de Engenharia de Processos Energéticos e Tecnologia de Combustíveis), do Professor Alfred Weber e da Dra. Annett Wollmann (Instituto de Engenharia de Processos Mecânicos) e do Dr. Thomas Schirmer (Instituto de Geotecnologia e Recursos Minerais), bem como com outros investigadores externos da TU Bergakademie Freiberg, TH Nuremberg e Universidade RWTH Aachen.
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