Como é que 360.000 toneladas de pilhas usadas por ano são transformadas num tesouro de matérias-primas?

A electromobilidade tem vindo a ganhar força - a nível mundial e também na Alemanha. O que acontece quando as baterias relevantes são retiradas de serviço? A partir de 2040, são esperadas anualmente até 360 000 toneladas métricas de baterias de iões de lítio em fim de vida. Tratá-las como resíduos seria um desperdício de recursos. Os processos de reciclagem pirometalúrgica e hidrometalúrgica atualmente estabelecidos para as baterias de lítio apenas visam alguns dos materiais utilizados nas baterias de iões de lítio. Além disso, exigem um elevado consumo de energia ou grandes quantidades de materiais auxiliares, pelo que não são suficientemente eficientes. Com as tecnologias corretas, as baterias em fim de vida podem não só servir como fonte de matérias-primas essenciais, mas também fornecer os materiais funcionais que já foram processados, poupando assim energia e recursos. As tecnologias necessárias devem agora ser mais desenvolvidas, optimizadas e aumentadas para que estejam disponíveis a tempo.

De acordo com a estratégia de sustentabilidade alemã e o regulamento da UE relativo às pilhas, o projeto ProBatman, recentemente lançado, visa recuperar o maior número possível de componentes materiais das pilhas usadas. O projeto, coordenado pela Netzsch-Gerätebau GmbH, vê um potencial ambicioso na reciclagem direta e na ressíntese comparativa e reutilização de matérias-primas recuperadas. O processamento pelo ProBatman das 340.000 toneladas métricas de baterias usadas previstas anualmente a partir de 2040 poderia economizar até 1,3 gigatoneladas de CO₂-equivalentes (1 Gigaton = 1 bilhão de toneladas) .

Aumentar a rentabilidade e a reciclabilidade através da reciclagem direta

Os materiais modernos das baterias de iões de lítio não contêm níquel nem cobalto, o que tornará menos rentável a utilização de processos hidrometalúrgicos ou pirometalúrgicos. Por conseguinte, a ProBatman concentra-se consistentemente na recuperação de componentes voláteis e sais-guia. Isto é tido em conta desde o primeiro passo - a abertura segura das células da bateria sob gás inerte. A separação dos materiais activos que armazenam iões de lítio dos eléctrodos, bem como a subsequente desbobinagem e triagem, também devem ser realizadas com o maior cuidado e precisão possível, utilizando novas tecnologias. Os materiais recuperados são analisados, limpos e regenerados de uma forma específica para reutilização, dependendo do seu tipo.

Foco na segurança, transferibilidade e maturidade tecnológica

As tecnologias necessárias para as etapas individuais do processo serão testadas em termos da sua escalabilidade, respeito pelo ambiente e outros aspectos de segurança. Simultaneamente, todos os parâmetros de processo e dados de materiais disponíveis serão avaliados como parte de uma análise prospetiva do ciclo de vida, a fim de identificar um maior potencial de otimização e transferir gradualmente as tecnologias para um nível de maturidade mais elevado. Isto deverá tornar todo o processo de reciclagem atrativo para os fabricantes de baterias e para as empresas especializadas em reciclagem.

Com os parceiros de projeto BMW AG, EurA AG, Fraunhofer ISC, Netzsch Group e a Universidade de Würzburg, um consórcio de projeto experiente está pronto para enfrentar os obstáculos tecnológicos. O consórcio é apoiado pela IBU-tec advanced materials AG, Trumpf Laser- und Systemtechnik SE, Jungheinrich AG & Co. KG, Zahner Elektrik GmbH & Co. KG, e Delfortgroup AG.

O Fraunhofer R&D Center for Electromobility (FZEB) do Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC começou a concentrar-se na reciclagem direta de baterias de iões de lítio na sua própria investigação há vários anos. Numa série de projectos, foi demonstrada a classificação (ou seja, a separação por tipo) e a recuperação de fosfato de ferro-lítio utilizando centrífugas semi-contínuas, e foi iniciada a investigação sobre a regeneração de vários materiais activos. A fim de se aproximar do grande objetivo de uma bateria de iões de lítio sustentável e reciclável, estão também a ser investigadas abordagens de conceção para reciclagem e os benefícios dos gémeos digitais. Além disso, o Fraunhofer ISC está a contribuir para o projeto com conhecimentos científicos especializados em investigação e análise de materiais para baterias de iões de lítio, bem como com a sua própria unidade de produção piloto de células de bolsa.