Roman GłogulskiPesquisas realizadas no laboratório PROMES-CNRS, sob a direção de Gilles Flamant, confirmaram o potencial de utilizar processos solares pirometalúrgicos para reciclar metais valiosos, como lítio, níquel, cobalto e outros, a partir de baterias de íons de lítio. O laboratório PROMES-CNRS é especializado em projetos voltados para a descarbonização de indústrias por meio do uso de energia solar altamente energética.
Gilles Flamant, o responsável pelo PROMES-CNRS, acredita que com o aumento previsto no número de baterias de íons de lítio consumidas nas próximas décadas, há uma necessidade urgente de métodos eficazes de processamento dessas baterias. A tecnologia térmica alimentada por energia solar pode contribuir significativamente para os esforços de descarbonização da indústria.
Por muitos anos, setores como aço, cimento e produtos químicos têm dependido de combustíveis fósseis, tornando o calor de fontes fósseis a norma nessas indústrias. Isso representa uma barreira significativa para a tecnologia de energia solar concentrada. No entanto, o desenvolvimento da reciclagem de baterias de íons de lítio, particularmente por meio da pirometalurgia, oferece uma alternativa promissora ao calor de fontes fósseis. Isso é especialmente importante, pois a indústria de reciclagem de baterias ainda está em estágios iniciais de desenvolvimento, e tanto empresas quanto países estão buscando a neutralidade de carbono.
Atualmente, as baterias são recicladas utilizando dois principais métodos: pirometalurgia e hidrometalurgia. Tradicionalmente, a hidrometalurgia tem sido preferida na indústria devido ao alto consumo de energia da pirometalurgia. No entanto, a integração de energia térmica solar concentrada pode mudar essa situação.
A equipe de pesquisa do laboratório PROMES conseguiu utilizar com sucesso energia solar de alta temperatura para produzir uma liga metálica a partir de lítio, cobalto, níquel e manganês (ferro), conforme detalhado em seu trabalho intitulado “Processo Pirometalúrgico Solar para Reciclagem de Baterias de Li-íon: Prova de Conceito”, publicado pelo PROMES.
As baterias de íons de lítio são compostas por componentes-chave, incluindo ânodos, catodos (coletores de corrente), separadores e eletrólitos, que contêm metais-chave, como lítio, cobalto e níquel, principalmente no catodo.
A equipe de pesquisa do PROMES realizou um teste conceitual usando um forno solar de 1,5 kW para explorar a pirólise solar para a reciclagem de metais estratégicos de baterias de íons de lítio, o que representa a primeira implementação bem-sucedida desse processo pirometalúrgico utilizando energia solar.
O processo começa com um pré-tratamento térmico por meio de pirólise solar a uma temperatura de 580°C por 30 minutos para remover aglutinantes, impurezas orgânicas e separar materiais do eletrodo, incluindo folhas de cobre e alumínio. Em seguida, é aplicada uma separação mecânica para extrair folhas metálicas e produtos de pirólise do cátodo, resultando em um resíduo conhecido como “massa preta”. A massa preta passa por um processo de redução carbotérmica a uma temperatura de 1000°C por 30 minutos, combinando-se com grafite do ânodo para formar uma liga à base de níquel. Utilizando um reator de 1,5 kW no PROMES, um sistema que reflete a luz solar em uma superfície parabólica concentra a energia solar na câmara de reação abaixo.
Essa prova de conceito representa um esforço inicial para utilizar a energia solar em tais processos. Os próximos passos incluem separar o lítio do cobalto e níquel, refinar a temperatura de fusão, desenvolver um processo contínuo, estudar os mecanismos de reação e limitar as emissões de poluentes.
Os defensores dessa nova tecnologia visualizam a proliferação de plantas de reciclagem de baterias solares de médio porte ou menores no sul da Europa, aproveitando os abundantes recursos solares da região. Essas plantas poderiam ser dispersas em toda a Europa e outros países, seguindo a tecnologia PROMES e o amplo uso de energia solar nessa área.
FAQ:
1. Quais baterias podem ser recicladas usando o processo pirometalúrgico solar?
O processo pirometalúrgico solar pode ser usado para reciclar baterias de íons de lítio que contêm metais como lítio, níquel, cobalto e outros.
2. Por que a tecnologia térmica solar é promissora para a reciclagem de baterias?
Os métodos tradicionais de reciclagem de baterias de íons de lítio, como a hidrometalurgia, consomem muita energia. No entanto, o uso de energia térmica solar concentrada pode aumentar a eficiência desse processo.
3. Quais são os benefícios da reciclagem de baterias de íons de lítio por meio da pirometalurgia solar?
A reciclagem de baterias de íons de lítio por meio da pirometalurgia solar oferece uma alternativa ao calor proveniente de combustíveis fósseis. Isso é importante no contexto da busca pela neutralidade de carbono.
4. Quais são as etapas do processo pirometalúrgico solar de reciclagem de baterias de íons de lítio?
O processo começa com o pré-tratamento térmico por meio da pirólise solar, seguido pela separação mecânica. Os materiais passam por uma redução carbotérmica, resultando em uma liga à base de níquel.
5. Qual é o potencial de desenvolvimento dessa tecnologia?
Os defensores da nova tecnologia visualizam a proliferação de plantas de reciclagem de baterias solares de médio porte ou menores no sul da Europa, aproveitando os abundantes recursos solares da região.
Definições:
– Pirometalurgia: um processo tecnológico no qual o metal é obtido a partir de minério fresco, concentrado ou ligas usando métodos térmicos.
– Hidrometalurgia: o processo de extração de metais e seus compostos químicos usando soluções químicas.
– Descarbonização: o processo de redução das emissões de gases de efeito estufa, especialmente dióxido de carbono, para mitigar as mudanças climáticas.
Links Relacionados:
– [PROMES-CNRS – Site Oficial](https://promes.cnrs.fr)
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