Viabilidade do uso de solvente eutético para dissolução seletiva de cobalto e lítio oriundo de baterias íon-lítio descartadas
Authors:   , Silva Adriane Toledo da 
Published: February 2023

O cobalto e o lítio têm sido muito demandados pela sociedade moderna levando a diminuição das reservas naturais. Para evitar a falta destes metais no mercado e minimizar os impactos ambientais gerados pela mineração e descartes inadequados, tem sido proposto o reaproveitamento de resíduos, como as baterias de íon-lítio (íon- Li) descartadas. O desafio para obtenção de cobalto e lítio com alta pureza a partir dessas fontes secundárias é a quantidade e variedade de metais concomitantes que dificultam o processo de recuperação. Em adição a isso, os ácidos normalmente empregados para a dissolução das baterias íon-Li são considerados poluentes e lixiviam igualitariamente todos os metais presentes. Assim, obter um meio de dissolução verde e seletivo para cobalto das baterias descartadas contribuirá para introduzir este metal no mercado de forma mais sustentável, contribuindo para economia circular. Neste trabalho foi investigada a viabilidade do uso de solvente eutético (ES) a base de cloreto de colina ([Ch]Cl) e ácidos orgânicos ácido cítrico (CiA), ácido acético (AcA) ou ácido metanossulfônico (MtA) para lixiviar os metais a partir de baterias íon-Li descartadas. Diferentes tipos de bateria íon-Li foram descarregadas e desmanteladas. O material correspondente ao cátodo foi calcinado em diferentes condições (1h a 300 °C e 5h a 550 °C), (1h a 300 °C e 5h a 650 °C) e (1h a 300 °C e 5h a 750 °C) a fim de remover fluoreto de polivinilideno (PVDF). O resíduo calcinado foi caracterizado por Espectroscopia Raman e Difratometria de raio- X. A (1h a 300 °C e 5h a 550 °C) de calcinação o PVDF foi completamente removido. O material calcinado é constituído por óxidos (LiCoO 2 , LiNiCoO 2 , LiNiCoMnO 2 CoO 2 e Li 2 CoMn 3 O 8 ) e carbono. A lixiviação do material calcinado foi avaliada em função do tipo de solvente eutético ([Ch]Cl:CiA, [Ch]Cl:AcA, [Ch]:MtA), razão molar do ES [Ch]Cl:AcA (1:1, 1:2 e 2:1), quantidade de água adicionada (0 a 50 % (m/m)), temperatura (30 a 80 °C) e tempo (0 a 150 min). O ES foi preparado pela mistura de ChCl e CiA, AcA, ou MtA, seguida de sua caracterização por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier. Os resultados obtidos em cada condição experimental foram comparados e amplamente discutidos buscando compreender o mecanismo de lixiviação quando ES são empregados e encontrar a melhor condição de lixiviação. O ES [Ch]Cl:AcA na razão molar 1:2, porcentagem de água de 30 % (m/m), temperatura de 40 °C e 30 min de lixiviação possibilitaram obter uma mistura de cobalto e lítio com 94,6 % (m/m) de pureza em relação aos metais concomitantes. Os resultados demonstram a viabilidade do uso do ES para obtenção seletiva e sustentável de cobalto e lítio. Entretanto, a porcentagem de lixiviação de cobalto e lítio foi (32,6 ± 0,2) e (49,8 ± 0,4) % (m/m), respectivamente, mostrando a necessidade de novos estudos para melhoria da eficiência de lixiviação sem perda da seletividade. Palavras-chave: Metais críticos. Resíduos eletroeletrônicos. Sustentabilidade. Química verde.