Há pouco mais de 10 anos, um artigo publicado na revista Nature perguntou: “o lítio é o novo ouro?” Essa pergunta se baseou no uso do metal em baterias de íons de lítio (LIBs) juntamente com incertezas sobre reservas e demandas. Hoje, a "massa negra", o material rico em metal oriundo da reciclagem de baterias de íons de lítio pode ser o novo "ouro" do mercado de íons de lítio. No total, o mercado global de LIB vale US$ 41 bilhões e espera-se que haja um aumento para mais de US$ 116 bilhões até 2030.
Prevê-se que em 2040, 58% de todos os carros vendidos em todo o mundo sejam elétricos e a quantidade total de resíduos universais gerados possa chegar a 8 milhões de toneladas. Apesar disso, acredita-se que somente cerca de 5% das LIBs sejam reciclados globalmente, com consequências alarmantes para o meio ambiente e para as reservas minerais da Terra.
Conforme exploramos em nosso white paper, isso ocorre porque a reciclagem de LIB é limitada por várias questões, incluindo valores financeiros flutuantes de materiais de bateria, falta de convergência tecnológica em projetos e materiais de bateria (e custos de mão de obra de reciclagem associados), bem como dentro de fábricas de reciclagem. A falta de monetização dos benefícios da reciclagem (incluindo proteção material, segurança e benefícios ambientais) e a ausência de regulamentações de reciclagem em grande parte do mundo também contribuem para isso.
Estamos prontos para o desafio de reciclar baterias de íons de lítio?
Os desafios de reciclar baterias de íons de lítio vêm com oportunidades de crescimento consideráveis. Por exemplo, da estimativa de 500.000 toneladas de baterias da produção global em 2019 que poderiam ter sido recicladas, as seguintes matérias primas poderiam ter sido recuperadas: 15.000 toneladas de alumínio, 35.000 toneladas de fósforo, 45.000 toneladas de cobre, 60.000 toneladas de cobalto, 75.000 toneladas de lítio e 90.000 toneladas de ferro. Isso ofereceria segurança material e benefícios econômicos e ambientais significativos.
Conforme discutimos em nosso white paper, o interesse na reciclagem de baterias de íon-lítio está crescendo com rapidez e isso fica evidente pela crescente popularidade da "massa negra" no interesse geral. O CAS Content Collection™ forneceu visualizações exclusivas de publicações anteriores de periódicos e patentes sobre reciclagem de baterias de íons de lítio, identificando tendências emergentes em baterias recarregáveis, reaproveitamento de materiais de uso único (descartáveis) e projeções de oportunidades futuras.
Que métodos de reciclagem de baterias de íons de lítio são usados hoje?
Na maioria dos casos, são usadas combinações de métodos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos para processar LIBs, mas a reciclagem direta está cada vez mais popular (como exploraremos mais adiante). A hidrometalurgia usa soluções (principalmente aquosas) para extrair e separar metais dos recursos das baterias. A pirometalurgia usa o calor para converter os óxidos metálicos usados em materiais de bateria para metais ou compostos metálicos. A reciclagem direta é a remoção do material catódico para reutilização ou recondicionamento.
Tendências crescentes de pesquisa sobre o ciclo do lítio
Embora o volume global de publicações científicas tenha apresentado um aumento constante na última década, descobrimos que o crescimento anual do volume de publicações sobre o tópico ciclo do lítio (32%) excede significativamente o volume de publicações científicas em geral (4% ao ano), o que sugere um interesse emergente.
Corroborando essa tendência, as publicações envolvendo os três métodos de reciclagem de LIB aumentaram na última década e cresceram significativamente nos últimos anos (Figura 2), com a China na liderança isolada com o maior volume, tanto em periódicos quanto em patentes (cerca de 90% das publicações; Figura 3).
Quanto aos processos específicos utilizados, após 2015 a hidrometalurgia superou de forma considerável a pirometalurgia, e, o que é mais encorajador, a reciclagem direta de materiais também teve um crescimento recente substancial (Figura 2). Também foi feito um esforço considerável de pesquisa sobre componentes de LIB pouco estudados anteriormente (sugerindo uma visão de gerenciamento de reciclagem emergente mais holística) no sentido da desmontagem de LIB (Figura 4). Isso é preferível porque maximiza a quantidade de material reciclável.
Capacidade de reciclagem de baterias ao redor do mundo
A atual capacidade de reciclagem de LIB está concentrada no leste da Ásia, sendo que a China possui mais da metade da atual capacidade de reciclagem do mundo e a maior parte da capacidade de reciclagem de LIB restante está na Europa (Figura 5). As instalações de reciclagem de LIB propostas aumentarão a capacidade de reciclagem em aproximadamente 25%, com a maior parte da nova capacidade definida concentrada na América do Norte. A localização da capacidade de reciclagem atual é consistente com o efeito dos regulamentos de reciclagem de LIB, enquanto a localização da capacidade futura está mais alinhada a motivações econômicas.
Regulações para reciclagem de baterias de íons de lítio ao redor do mundo
De forma geral, há mais regulamentações de reciclagem de baterias de íons de lítio. Muitos países financiam pesquisas sobre métodos de reciclagem e diversos países já aprovaram leis de reciclagem de baterias de íons de lítio, sendo que a China e a União Europeia já promulgaram ou estão em vias de promulgar, estruturas regulatórias abrangentes para reciclagem de LIB. Juntamente com o crescente interesse no gerenciamento de reciclagem de baterias de íons de lítio, essas descobertas dão um ânimo para o futuro, à medida que o uso mundial de baterias de íons de lítio continua a crescer (por exemplo, veículos elétricos, telefones celulares).
Leia nosso Relatório do CAS Insights para obter uma visão geral das tendências na pesquisa de reciclagem de baterias de íons de lítio, onde avaliamos os regulamentos globais, os benefícios econômicos e fornecemos informações sobre o estado atual e futuro da reciclagem de LIB globalmente.