En un avance significativo para la sostenibilidad ambiental, científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) en Singapur han desarrollado un método revolucionario para reciclar baterías de iones de litio utilizando cáscaras de naranja. Esta técnica innovadora no solo aborda el creciente problema de los residuos electrónicos, sino que también ofrece una alternativa ecológica a los procesos de reciclaje convencionales, que a menudo son intensivos en energía y generan contaminantes. La implementación de una planta piloto de 2000 litros demuestra la viabilidad y el potencial de esta solución para transformar la gestión de residuos de baterías a gran escala.

La idea surgió de una observación casual de Madhavi Srinivasan, quien, mientras observaba una máquina expendedora de zumo de naranja, concibió la posibilidad de usar las cáscaras como un agente eficaz para la extracción de metales. Anteriormente, su equipo había experimentado con una mezcla variada de residuos de frutas, lo que resultaba en inconsistencias en los resultados. Sin embargo, al enfocarse exclusivamente en las cáscaras de naranja de una fuente única, lograron optimizar el proceso y obtener rendimientos de recuperación de metales impresionantes: 91.3% de cobalto, 90.1% de níquel, 92.2% de manganeso y 80.5% de litio, según un estudio publicado en julio de 2020.

El proceso comienza triturando las baterías de iones de litio usadas y separando los plásticos y metales como el cobre y el aluminio. El material restante, conocido como “masa negra”, contiene los metales de los electrodos. A diferencia de los métodos industriales tradicionales que funden estos metales a altas temperaturas, liberando gases tóxicos, o las alternativas ácidas que requieren peróxido de hidrógeno, una sustancia inestable y peligrosa, el enfoque de la NTU es notablemente más seguro y sostenible. Según Srinivasan, los procesos actuales son "altamente energéticos y generan contaminantes nocivos y residuos líquidos", lo que subraya la urgencia de métodos más respetuosos con el medio ambiente ante el aumento exponencial de los desechos electrónicos.

El método de reciclaje consiste en secar las cáscaras de naranja en un horno, pulverizarlas y luego mezclarlas con ácido cítrico, un ácido orgánico suave presente de forma natural en los cítricos. La celulosa de las cáscaras, al calentarse durante el proceso de extracción, se convierte en azúcares que facilitan la recuperación de los metales. Dalton Tay, co-director del laboratorio SCARCE y de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la NTU, señaló que los antioxidantes naturales de las cáscaras, como los flavonoides y los ácidos fenólicos, también contribuyen a la eficiencia. Las condiciones óptimas identificadas para este proceso incluyen 200 miligramos de polvo de cáscara, ácido cítrico 1.5 molar, una temperatura de 100 °C y cuatro horas de reacción. La eficacia demostrada es comparable a la de métodos más peligrosos, como el uso de peróxido de hidrógeno.

Para completar el ciclo, los investigadores precipitaron el cobalto recuperado en forma de hidróxido, logrando una recuperación promedio superior al 73%. Este material se utilizó para fabricar óxido de litio y cobalto, un componente clave en los cátodos de las baterías de iones de litio, con el que luego se ensamblaron pequeñas pilas de botón. Estas pilas mostraron una capacidad de carga inicial similar a las comerciales y una pérdida de capacidad mínima, demostrando la viabilidad de la tecnología para el reciclaje industrial de baterías usadas. Aunque el estudio reconoce que impurezas como el cobre y el aluminio podrían afectar el rendimiento y que se necesita más investigación para optimizar la eficiencia, los resultados son prometedores. La NTU anunció en 2023 planes para comercializar el proceso en 2024, con el objetivo de vender los materiales reciclados a fabricantes de baterías.

La implementación de una planta piloto de 2000 litros en Neythal Road desde finales de 2022 es un paso crucial hacia la escalabilidad de esta tecnología. Esta instalación puede procesar grandes volúmenes de baterías trituradas mezcladas con disolventes derivados de cáscaras de frutas. La NTU destaca que actualmente menos del 5% de las baterías de iones de litio usadas se reciclan a nivel mundial, y se espera que este volumen alcance los 11 millones de toneladas para 2030, lo que subraya la necesidad crítica de soluciones innovadoras. Sandra Yap de Se-cure Waste Management (SWM), socio de la NTU, enfatizó que la colaboración busca "ofrecer a los clientes una solución de ciclo cerrado más allá del procesamiento de baterías". Además, los científicos han replicado con éxito este método utilizando cáscaras de piña, pera y limón, ampliando el potencial de esta tecnología de "desperdicio a riqueza".

Este método representa un avance significativo en la economía circular, transformando un residuo común en un recurso valioso para la fabricación de nuevas baterías, y marca un hito importante en la búsqueda de soluciones sostenibles para el reciclaje de materiales electrónicos.