Un nuovo processo di riciclo per le batterie agli ioni di litio ha dimostrato di poter recuperare quasi il 95% dei minerali critici, operando a temperatura ambiente e con un consumo energetico ridotto. La tecnica, sviluppata dai ricercatori della Rice University e pubblicata sulla rivista scientifica *Advanced Materials*, si basa sull’uso combinato di plasma a microonde e acido citrico.
Questo approccio migliora in modo significativo l’efficienza dell’intera filiera, consentendo di estrarre litio, cobalto e nichel con rese elevate e, al contempo, di rigenerare la grafite, un componente fondamentale degli accumulatori. Si tratta di un passo avanti cruciale per ridurre l’impatto ambientale legato allo smaltimento dei dispositivi esausti.
Il metodo si articola in due fasi principali. Inizialmente, le celle delle batterie vengono triturate per ottenere la cosiddetta “black mass”, una miscela di polveri metalliche e grafite. Questa viene poi sottoposta a un pretrattamento al plasma della durata di soli 15 minuti. Il plasma, un gas ionizzato ad alta energia, bombarda le particelle creando microfratture e aumentando la loro superficie reattiva.
Questa modifica strutturale rende i materiali molto più facili da trattare nella fase successiva, che consiste in un processo di lisciviazione con acido citrico, un solvente debole, a temperatura ambiente (circa 30°C). Il risultato è un recupero superiore al 90% per tutti i metalli, con punte del 95%, e una maggiore selettività nell’estrazione del litio.
Il nuovo approccio supera i limiti delle tecnologie attuali, basate principalmente su pirometallurgia e idrometallurgia. I processi pirometallurgici richiedono temperature altissime (spesso oltre 700°C), con un enorme dispendio energetico. Quelli idrometallurgici, invece, impiegano acidi forti e concentrati, generando scarti chimici pericolosi per l’ambiente.
Entrambi i metodi tradizionali presentano inoltre rese di recupero inferiori e non uniformi. Il trattamento al plasma, al contrario, ha mostrato un recupero dei metalli di transizione superiore al 90%, contro l’86% circa dei sistemi termici convenzionali.
Uno dei vantaggi più rilevanti del nuovo processo riguarda il recupero della grafite, che costituisce circa il 22% del peso di una batteria. Nei metodi tradizionali, le alte temperature danneggiano la sua struttura, impedendone il riutilizzo come anodo e causandone il declassamento a usi secondari, con una notevole perdita di valore.
La tecnica al plasma, invece, preserva l’integrità del materiale. Il trattamento rimuove impurità e difetti accumulati durante il ciclo di vita della batteria, rigenerando la grafite. I test hanno confermato che il materiale recuperato mantiene ottime prestazioni elettrochimiche, rendendolo idoneo al riutilizzo per la produzione di nuovi accumulatori e riducendo la dipendenza da materie prime vergini.
Il metodo è stato progettato per essere scalabile e integrabile nei processi industriali esistenti. L’analisi tecnico-economica ha evidenziato vantaggi concreti in termini di costi operativi e valore dei materiali ottenuti. La tecnologia è già stata brevettata e si avvia verso la fase di industrializzazione.
In un contesto in cui meno del 10% delle batterie viene riciclato, lo sviluppo di tecnologie così efficienti è strategico. Garantire l’approvvigionamento di materie prime critiche è fondamentale per sostenere la transizione energetica e l’elettrificazione della mobilità.
