A caracterização precisa das massas negras como chave para uma reciclagem eficiente das baterias
Estão a ser desenvolvidos novos métodos analíticos para detetar com precisão os contaminantes e otimizar os processos de reciclagem
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O atual Regulamento da UE relativo às baterias estabelece quotas de reciclagem ambiciosas. No entanto, os pré-requisitos essenciais para uma reciclagem eficiente das baterias são processos de reciclagem inteligentes, uma avaliação fiável e um tratamento de alta qualidade dos materiais reciclados provenientes das baterias de iões de lítio. Com o projeto SHERLOCK, está a ser lançada uma iniciativa de investigação para dar resposta a estes desafios — mais um alicerce no caminho rumo a uma economia circular económica e sustentável para as baterias.
Análise e avaliação fiáveis dos materiais reciclados de baterias para um ciclo de materiais eficiente na produção de baterias
© Fraunhofer ISC
Dada a disponibilidade limitada de recursos e os crescentes requisitos regulamentares, a reciclagem de baterias continua a ganhar importância. Para os fornecedores de mobilidade elétrica alemães e europeus, uma cadeia de valor resiliente e sustentável é crucial. A par de processos de reciclagem de alto desempenho, a caracterização analiticamente robusta dos produtos intermédios do processo está a passar para o centro das atenções.
Um desses produtos intermédios centrais é o que se designa por «massa negra». Este material de grão fino contém elementos valiosos, como lítio, níquel, cobalto e grafite; no entanto, a sua composição varia significativamente consoante o tipo de bateria, o estado de envelhecimento, o histórico de utilização e o processo de reciclagem. Esta variabilidade, juntamente com as impurezas existentes, tem complicado, até agora, o processamento posterior e pode levar a perdas de eficiência ou a compromissos de qualidade nos materiais reciclados.
Desenvolvimento de classes de qualidade padronizadas para o produto de reciclagem «massa negra»
É aqui que entra o SHERLOCK: o projeto está a desenvolver novos métodos de análise e caracterização que permitem uma avaliação precisa e reprodutível da massa negra. O objetivo é definir classes de qualidade padronizadas e formular recomendações concretas para os processos de reciclagem a jusante. O trabalho baseia-se tanto em massas negras industriais reais como em materiais-modelo fabricados especificamente com propriedades definidas. Estes permitem uma investigação sistemática dos efeitos de impurezas específicas e a validação direcionada de métodos analíticos.
É dada especial atenção à investigação dos efeitos das impurezas nos processos de reciclagem direta e hidrometalúrgica. Isto resulta num catálogo abrangente de critérios para a avaliação das «black masses», o que permitirá, no futuro, uma seleção de vias de reciclagem otimizada em função do processo. Paralelamente, estão a ser desenvolvidos novos métodos para a remoção direcionada de impurezas, com vista a melhorar significativamente a qualidade das matérias-primas recuperadas.
Os métodos analíticos inovadores desempenham um papel central neste processo. Para além de técnicas estabelecidas, tais como a análise por fluorescência de raios X em síncrotron (SR-XRF), a análise por fluorescência de raios X de reflexão total (TXRF) e a espectrometria de emissão ótica ou a espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES/MS), o projeto recorre também, entre outras técnicas, à ressonância magnética nuclear no domínio do tempo (TD-NMR), à espectroscopia de partículas magnéticas (MPS/COMPASS) e à espectroscopia de ruptura induzida por laser (LIBS). Estes métodos permitem uma caracterização detalhada das propriedades estruturais, magnéticas e químicas das massas negras e fornecem informações valiosas sobre a sua composição, pureza, heterogeneidade e potencial de risco. Consequentemente, os fluxos de materiais podem ser classificados com maior precisão, avaliados em termos de segurança e encaminhados para um processamento posterior de alta qualidade.
Metodologia transferível e escalável
Um resultado-chave do projeto é o desenvolvimento de uma especificação técnica que define diretrizes normalizadas para a preparação de amostras, estratégias de calibração e condições de medição. Desta forma, o SHERLOCK estabelece as bases para um método analítico transferível e escalável a nível industrial, que pode ser aplicado de forma fiável tanto em laboratórios de investigação como em aplicações práticas. Esta especificação será também submetida aos comités de normalização DIN e ISO.
Além disso, o projeto avalia o potencial de cadeias de processos de reciclagem híbridas que combinam especificamente abordagens diretas e hidrometalúrgicas. O objetivo é tirar partido das sinergias e aumentar ainda mais a eficiência da recuperação de materiais.
Consórcio Forte ao Longo da Cadeia de Valor
Entre os participantes no projeto contam-se a Universidade de Münster (MEET Battery Research Center), o Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Berlim), o Instituto Federal de Investigação e Ensaio de Materiais (BAM, Berlim), o Instituto Fraunhofer de Investigação de Silicatos ISC (Würzburg), o Öko-Institut e.V. (Darmstadt) e os parceiros industriais Pure Devices GmbH e phase VISION GmbH (ambos em Rimpar). O consórcio conta com o apoio de parceiros associados da indústria da reciclagem, que fornecem ao projeto «black masses» provenientes dos seus processos de reciclagem e prestam apoio consultivo temático.
O SHERLOCK permite dar um passo decisivo no sentido de uma economia circular baseada em dados e com garantia de qualidade na reciclagem de baterias. O processo de reciclagem otimizado e o retorno eficiente de matérias-primas secundárias ao ciclo de produção podem também contribuir para reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em até 25 por cento. O projeto reforça a autonomia tecnológica do setor e dá um importante contributo para a transformação sustentável da mobilidade elétrica.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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