Un gruppo internazionale di ricercatori, guidato dall’Università di Brescia in collaborazione con l’Università di Porto, ha presentato e brevettato una soluzione innovativa per il recupero del litio dalle batterie esauste agli ioni di litio. Lo studio, pubblicato sulla rivista Battery Energy, propone un modello circolare integrato che elimina l’uso di qualsiasi tipologia di reagente, trasformando i rifiuti delle batterie direttamente in nuovi materiali funzionali per l’estrazione del litio. L’elemento più rilevante della ricerca è la possibilità di ottenere questo risultato utilizzando semplicemente acqua, con una riduzione fino al 90% dell’impatto ambientale rispetto ai processi convenzionali. Il lavoro coordinato da Elza Bontempi dell’Università di Brescia si inserisce in uno dei nodi più strategici della transizione energetica: rendere sostenibile il recupero delle materie prime critiche, a partire dal litio, elemento centrale per batterie, mobilità elettrica e sistemi di accumulo energetico.
Domanda globale di litio in crescita e limiti dei processi tradizionali
La transizione globale verso la mobilità elettrica ha determinato una crescita senza precedenti della domanda di litio, con una proiezione di aumento fino a 12 volte entro il 2035. Questa dinamica rende sempre più urgente lo sviluppo di tecnologie in grado di recuperare il litio dalle batterie esauste agli ioni di litio, riducendo la dipendenza dall’estrazione primaria e abbattendo l’impatto ambientale dei processi industriali. I processi di estrazione tradizionale e le attuali metodologie di riciclo presentano infatti spesso costi ambientali elevati, legati in particolare all’impiego di acidi minerali e a trattamenti termici prolungati. In questo scenario, la ricerca coordinata dall’Università di Brescia propone un approccio innovativo e sostenibile, contribuendo concretamente allo sviluppo di un’economia circolare per le materie prime critiche.
Il cuore dell’innovazione: LDH a base di litio prodotti senza reagenti
Al centro dello studio c’è una nuova tecnica per la produzione dei cosiddetti Layered Double Hydroxide, o LDH, a base di litio. Si tratta di materiali adsorbenti, descrivibili come una sorta di “spugna”, considerati molto promettenti nell’estrazione diretta del litio dalle salamoie, oggi una delle principali fonti naturali utilizzate per ottenere litio. “Il cuore dell’innovazione risiede in una nuova tecnica per la produzione dei cosiddetti Layered Double Hydroxide (LDH) a base di litio, che abbiamo brevettato”, spiegano Alberto Mannu e Francesca Bianchi. “Si tratta di un materiale ‘adsorbente’, una sorta di spugna, molto promettente nell’estrazione diretta del litio dalle salamoie, ossia la fonte più usata oggi per estrarre litio in natura, che noi abbiamo ottenuto senza utilizzare alcun reagente, se non acqua. A differenza di altri adsorbenti, il litio catturato dagli LDH può poi essere poi estratto e impiegato per realizzare nuove batterie”, aggiunge Alessandra Zanoletti. La peculiarità del metodo è quindi duplice: da un lato permette di valorizzare la black mass proveniente dalle batterie esauste, dall’altro consente di ottenere LDH a base di litio senza l’aggiunta di sostanze chimiche commerciali. Il risultato è un processo che integra recupero, trasformazione e riutilizzo in una logica circolare.
Come funziona il processo: microonde, acqua e formazione spontanea dei cristalli
Il nuovo metodo permette di produrre in modo semplice e a basso impatto degli LDH a base di litio da cui è possibile estrarre il litio dalle batterie esauste. Il primo passaggio consiste in un trattamento termico di appena 5 minuti, realizzato usando microonde. Questa fase consente di “destabilizzare” e rompere alcuni legami chimici presenti nella black mass, facilitando il rilascio di litio e alluminio. Successivamente, il materiale viene sottoposto a un lavaggio in sola acqua, attraverso una fase di leaching, che porta alla formazione spontanea di cristalli di Li/Al-LDH senza l’aggiunta di alcun reagente. Il processo elimina quindi l’impiego di reagenti chimici e si basa su un trattamento rapido, riducendo in modo significativo il carico ambientale associato alla sintesi degli adsorbenti. Questa impostazione rappresenta una differenza sostanziale rispetto ai metodi convenzionali, che spesso richiedono sostanze chimiche aggiuntive e processi più lunghi. Nel nuovo modello, i rifiuti delle batterie diventano direttamente una risorsa per produrre materiali funzionali destinati all’estrazione diretta del litio.
Riduzione dell’impronta di carbonio e dell’energia incorporata fino al 90%
Uno degli aspetti più significativi della ricerca riguarda la riduzione dell’impatto ambientale. Il nuovo processo riduce l’impronta di carbonio e l’energia incorporata, o embodied energy, in una misura compresa tra il 60% e il 90% rispetto ai metodi di sintesi convenzionali degli LDH. Questa drastica riduzione è dovuta principalmente alla velocità del trattamento termico e all’assenza di sostanze chimiche commerciali addizionate nel processo. L’impiego delle microonde per soli cinque minuti e il successivo lavaggio in acqua costituiscono infatti una combinazione a basso impatto, capace di rendere più sostenibile il recupero del litio dalle batterie esauste. La possibilità di ottenere materiali adsorbenti senza reagenti e con un’impronta ambientale ridotta rafforza il ruolo del riciclo avanzato nella filiera delle batterie, in un momento in cui l’aumento della domanda globale di litio richiede soluzioni più efficienti, circolari e meno impattanti.
Dai rifiuti delle batterie a nuove risorse per l’economia circolare
La ricerca evidenzia come i rifiuti derivanti dalle batterie possano essere trasformati in risorse strategiche. Invece di limitarsi al recupero del litio come materia prima, il modello proposto consente di produrre materiali funzionali utili all’estrazione diretta del litio dalle salamoie, collegando il riciclo delle batterie esauste a nuove applicazioni industriali. “In un contesto di crescente domanda globale di litio per batterie e sistemi di accumulo energetico – aggiunge Antonella Cornelio – questa ricerca rappresenta un esempio concreto di come i rifiuti possano essere trasformati in risorse, con benefici sia ambientali sia economici”. Il valore della soluzione sta proprio nell’integrazione tra recupero e riutilizzo: la black mass delle batterie agli ioni di litio viene trattata per generare Li/Al-LDH, materiali che possono catturare litio e consentirne successivamente l’estrazione per l’impiego in nuove batterie. Questo approccio rafforza il concetto di economia circolare delle batterie, riducendo sprechi, consumi energetici e necessità di processi chimici ad alto impatto.
Lo studio Battery Energy e il ruolo dei progetti CARAMEL e Tech4Lib
Lo studio, intitolato “An Integrated Chemicals-Free Circular Model for Lithium Recovery From Spent Batteries to Direct Lithium Extraction From Brines”, è stato pubblicato sulla rivista Battery Energy. La ricerca è stata sostenuta dal Ministero dell’Università e della Ricerca, MUR, tramite il progetto CARAMEL, e dalla Fondazione Cariplo attraverso il progetto Tech4Lib. Il lavoro ha visto la partecipazione di Alberto Mannu, Alesandra Zanoletti, Antonella Cornelio, Annalisa Zacco e Francesca Bianchi di INSTM e Università di Brescia, insieme a Bruno Valentim e Alexandra Guedes dell’Università di Porto. Il brevetto e la pubblicazione dello studio confermano la rilevanza scientifica e applicativa della soluzione proposta, che punta a rendere il recupero del litio più sostenibile e a ridurre l’impatto ambientale della filiera delle batterie agli ioni di litio. In un contesto internazionale segnato dalla crescita della mobilità elettrica e dalla necessità di garantire l’accesso a materie prime critiche, il modello sviluppato dall’Università di Brescia e dall’Università di Porto offre una prospettiva concreta per trasformare i rifiuti delle batterie in strumenti utili alla produzione di nuove batterie.
Vuoi ricevere le notifiche sulle nostre notizie più importanti?