El truco de Singapur para reciclar baterías de litio con cáscaras de naranja, limón y piña: en 2023 lo llevó a una planta piloto tras recuperar en laboratorio cerca del 90 % de los metales
El estudio de 2020 logró lixiviar entre el 80 % y el 99 % de los metales con cáscara de naranja y ácido cítrico, y las baterías regeneradas mostraron una capacidad comparable a la de las comerciales en pilas de botón.
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En una nave de Neythal Road, junto a Pioneer Road North, en el oeste de Singapur, empezó a funcionar a finales de 2022 una planta piloto pensada para disolver baterías de litio trituradas en un líquido preparado con cáscaras de naranja, limón y piña. Según la nota conjunta que la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) y la recicladora Se-cure Waste Management publicaron en marzo de 2023, el sistema podía tratar hasta 2.000 litros por tanda.
El objetivo es recuperar el cobalto, el litio, el níquel y el manganeso para fabricar baterías nuevas. En los ensayos de laboratorio de 2020 que dieron origen a la planta, el método con cáscara de naranja extrajo «alrededor del 90 %» de esos cuatro metales, según la universidad, una eficacia comparable a la del agua oxigenada que suele usar la industria.
El caso ha vuelto a circular en septiembre de 2026, aunque la planta se anunció el 28 de marzo de 2023 y no hay ningún comunicado público que confirme su paso a escala comercial.
Una planta piloto que empezó en un laboratorio
Según la nota de 2023, el trabajo lo dirigían el profesor asociado Dalton Tay, de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la NTU, y la profesora Madhavi Srinivasan, codirectora de SCARCE, la alianza de la NTU y el organismo francés CEA para la economía circular.
La planta es fruto de un acuerdo con Se-cure Waste Management (SWM), una empresa singapurense que, según la nota, procesa de media 18 toneladas de baterías de iones de litio usadas cada día. Su diseño modular permite reconfigurarla para extraer distintos metales, explica el comunicado.
«Con la proliferación de los dispositivos de movilidad y la electrónica portátil, el modelo de extraer materias primas de la tierra, usarlas y después desecharlas es claramente insostenible», afirmó Tay en la nota de 2023. «En lugar de depender de la minería convencional, tenemos que fijarnos en recuperar y reutilizar los metales preciosos de nuestros residuos electrónicos».
Cómo se recicla una batería con cáscaras de fruta
El proceso empieza en las instalaciones de SWM, donde las baterías usadas se trituran y se separan los plásticos y metales como el cobre, el aluminio y el hierro. Lo que queda es la llamada «masa negra», un polvo oscuro que concentra el cobalto, el litio, el níquel y el manganeso.
Esa masa negra se vierte en la planta y se disuelve en mezclas preparadas con cáscaras de fruta secadas al horno y molidas. Según la NTU, estas mezclas, para las que los científicos han solicitado una patente, están diseñadas para lixiviar los metales a baja temperatura. Lixiviar es disolver de forma selectiva los metales de un sólido con un líquido.
La piel de la fruta es rica en azúcares, antioxidantes y ácidos orgánicos, «todos los cuales mejorarán la disolución y la recuperación de los metales», según la NTU. Después, los metales se precipitan en forma de sales que pueden usarse para montar baterías de iones de litio nuevas.
El papel de la celulosa de la naranja
El punto de partida fue un estudio publicado en julio de 2020 en la revista Environmental Science & Technology, cuyo primer autor es Zhuoran Wu. En el reciclaje por vía húmeda, o hidrometalurgia, los metales se disuelven con ácidos y un agente reductor, que suele ser agua oxigenada, un compuesto «altamente explosivo, peligroso e inestable», según los autores. Por eso probaron a sustituirla por polvo de cáscara de naranja combinado con ácido cítrico, un ácido orgánico débil presente en los propios cítricos.
«La clave está en la celulosa de la cáscara de naranja, que se convierte en azúcares con el calor durante el proceso de extracción», explicó Tay en la nota de la universidad de 2020. «Estos azúcares mejoran la recuperación de metales de los residuos de baterías».
Con 200 miligramos de cáscara, ácido cítrico 1,5 molar, 100 °C y cuatro horas de reacción, el equipo logró lixiviar entre el 80 % y el 99 % del níquel, el manganeso, el cobalto y el litio de la masa negra, según el resumen del artículo. Los residuos sólidos apenas resultaron tóxicos para células humanas en los ensayos.
Baterías nuevas con metales recuperados
Para cerrar el círculo, los investigadores recuperaron hidróxido de cobalto del líquido y lo usaron para fabricar óxido de litio y cobalto, el material del electrodo positivo de muchas baterías. Con él montaron pilas de botón, pequeñas celdas de ensayo.
Esas baterías regeneradas mostraron una capacidad inicial de carga de 120 mAh/g y de descarga de 103 mAh/g, valores comparables a los de las baterías comerciales del mismo tipo, según el estudio. Tras 10 ciclos de carga y descarga habían perdido menos del 20 % de su capacidad.
A juicio de los autores, esto sugiere que la técnica es «prácticamente viable para reciclar baterías de iones de litio usadas en el sentido industrial». Srinivasan lo resumió entonces en la nota de la NTU: «Los procesos industriales actuales de reciclaje de residuos electrónicos consumen mucha energía y emiten contaminantes nocivos y residuos líquidos». «Nuestro equipo ha demostrado que es posible hacerlo con sustancias biodegradables», añadió.
Desde entonces, el equipo ha repetido el resultado con cáscaras de piña, pera y limón, y estudia otros residuos de biomasa. Tay contó a The Straits Times que ampliar la lista de frutas facilita conseguir los residuos, que hoy llegan de un proveedor asociado.
Por qué importa el reciclaje de baterías
Según la NTU y SWM, menos del 5 % de las baterías de iones de litio usadas se recicla en el mundo, y su volumen alcanzará los 11 millones de toneladas en 2030. El método tradicional, la pirometalurgia, funde los residuos a más de 500 °C y emite gases tóxicos, recuerda el estudio. En Europa, el nuevo reglamento de baterías fija objetivos de recuperación de litio y es la misma norma que, a partir de 2027, exigirá baterías que el usuario pueda cambiar, lo que pone en el punto de mira a los portátiles con batería pegada.
«En Singapur, un país con escasos recursos, este proceso de minería urbana para extraer metales valiosos de todo tipo de aparatos electrónicos desechados se vuelve muy importante», dijo Tay en 2020. En España, el proyecto Recilion ya logró reciclar componentes de las baterías de los coches eléctricos inutilizados por la DANA, y otros grupos prueban residuos marinos, como la batería de zinc hecha con cáscaras de cangrejo.
Lo que todavía falta por demostrar
La cifra del 90 % procede del trabajo de laboratorio de 2020, y las baterías regeneradas se probaron con una sola química, la de óxido de litio y cobalto, en pilas de botón y durante solo 10 ciclos. La nota de 2023 decía que, durante ese año, la NTU y SWM optimizarían los procesos a escala precomercial y evaluarían «el rendimiento técnico y la viabilidad económica» de la planta, pero no hemos encontrado publicados los rendimientos obtenidos en ella.
El estudio también reconoce que el rendimiento de las baterías recicladas «puede mejorarse aún más», porque la presencia de cobre y aluminio pudo afectar a sus prestaciones. Según The Straits Times, el plan era comercializar el proceso en 2024; Vince Goh, director general de SWM, dijo en la nota que ambas partes «evaluarán la viabilidad comercial de la tecnología de la NTU a una escala significativa».
La planta piloto se presentó en la nota de prensa conjunta de la Universidad Tecnológica de Nanyang del 28 de marzo de 2023, y el estudio de laboratorio se publicó en 2020 en Environmental Science & Technology (versión en el repositorio de la NTU).
Crédito de la imagen: NTU Singapore.
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