Le batterie al litio si riciclano grazie all’uva

In vino veritas, ma nei grappoli dell’uva c’è anche la soluzione del problema del riciclo delle batterie agli ioni di litio. Ne è convinta Yayuan Liu, ingegnera chimica e biomolecolare della Johns Hopkins University, che a capo di un gruppo di ricerca multidisciplinare ha scoperto un metodo per agevolare l’estrazione di cobalto e nichel dalle batterie: due metalli essenziali, che scarseggiano, ma sono sempre più richiesti. Il problema è che in fase di riciclo, avendo proprietà chimiche simili, sono di difficile estrazione, ed è qui che entra in gioco l’acido tartarico, presente nell’uva e come sottoprodotto dell’industria vinicola.

L’estrazione elettrolitica che funziona

L’electrowinning o elettroestrazione è un processo elettrochimico che consiste nell’estrazione di metalli da una soluzione, facendoli depositare su un elettrodo (catodo) tramite il passaggio di corrente continua. Il risultato è una sorta di placcatura, che ricorda quel che si fa con i gioielli in oro o argento. Insomma è un metodo ideale per il recupero di metalli preziosi, soprattutto nel riciclo di batterie e RAEE, senza contare il trattamento dei rifiuti industriali. Il problema del cobalto e del nichel è che attraverso l’elettroestrazione tendono a depositarsi insieme, quindi bisogna affidarsi a sostanze chimiche aggressive e passare attraverso numerose fasi complesse. Il team della Johns Hopkins University ha trovato però nell’acido tartarico un valido alleato, come dettaglia la loro ricerca pubblicata su Science, poiché consente di modificare il comportamento elettrochimico di questi due metalli costringendoli a depositarsi a tensioni distinte e permettendo così un recupero separato.

L’acido tartarico che dona freschezza ai vini

Il principale acido dell’uva è uno dei segreti dei vini bianchi freschi, mediamente o molto acidi come ad esempio lo champagne ma anche lo Chardonnay. Il suo compito è quello di regolare l’acidità della polpa e del mosto, contribuendo a quel senso di freschezza e gradevole spigolosità. Ma per giungere al suo impiego, il gruppo di ricerca della Johns Hopkins University ha sperimentato sistematicamente 13 diversi acidi organici di origine biologica. L’unica certezza era che i bioacidi – acidi organici prodotti attraverso fermentazione microbica – interagendo con gli ioni metallici, ne modificano il comportamento e rendono la separazione tra cobalto e nichel molto più fattibile. Mancava però efficienza e in questo è stato fondamentale il contributo del professor Michael Betenbaugh, già impegnato nella ricerca di metodi di riciclo più sostenibili.

Ebbene, a differenza di altri approcci, l’acido tartarico si è dimostrato molto efficace a basse concentrazioni – con un ulteriore vantaggio ambientale rispetto ai sali di cloruro concentrati, che pure funzionano ma devono essere aggiunti in grandi quantità. La sua addizione a una soluzione reale (di lisciviato) di batterie nichel-cobalto-manganese, ha consentito di recuperare il cobalto con una purezza superiore al 99%. Inoltre test su scala più grande hanno confermato un’efficacia incoraggiante: recupero del 95% di cobalto e del 96,5% di nichel.

Costi ridotti e soluzione geopolitica

Sul piano economico, l’analisi tecno-economica ha svelato che i costi energetici e chimici del nuovo metodo sono di un ordine di grandezza inferiore rispetto all’estrazione convenzionale con solventi. In più, secondo Yayuan Liu, questo metodo potrebbe offrire una strategia alternativa per ridurre la dipendenza dalle catene di approvvigionamento per cobalto e nichel (Repubblica Democratica del Congo e Indonesia), ma soprattutto da chi detiene il controllo della fase di raffinazione (Cina). Prossima sfida? Scalabilità industriale, con processi continui per spingere efficienza oltre il 99% e minimizzare costi.