Avaliação comparativa do desempenho ambiental entre a tecnologia de fluido supercrítico e o processo de hidrometalurgia para a reciclagem de baterias de íon lítio

Abstract

As baterias de íon lítio (do inglês lithium ion batteries – LIBs) têm sido um objeto de pesquisa relevante devido à sua grande notoriedade em vários setores tecnológicos e econômicos. Amplamente utilizadas em eletrônicos, fontes estacionárias de energia e equipamentos de telecomunicações, as LIBs assumem um papel essencial e estratégico na eletromobilidade e no processo de transição do uso de fontes fósseis para o uso de energias renováveis. O aumento da demanda observado e projetado para as LIBs e a escassez dos metais que as compõem, como lítio (Li), cobalto (Co), níquel (Ni), manganês (Mn), cobre (Cu) e alumínio (Al), chama a atenção de vários setores produtivos e intensificam o interesse por soluções de reciclagem. Neste contexto, a reciclagem de LIBs se apresenta como a principal estratégia de fim de vida (end of life – EoL) para prevenção e redução de impactos ambientais, bem como para a sustentabilidade econômica das cadeias produtivas que utilizam as LIBs. Desta forma, por meio da reprodução de experimentos e da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV), este trabalho avaliou comparativamente o desempenho ambiental entre duas tecnologias de reciclagem: hidrometalurgia e tecnologia de água supercrítica. Adicionalmente, os impactos ambientais evitados foram avaliados. Os resultados indicaram que a hidrometalurgia apresenta menores impactos ambientais e maior eficiência quando comparada à tecnologia de água supercrítica. Essa diferença está associada principalmente ao elevado consumo de energia e à utilização do Policloreto de Vinila (PVC) na rota supercrítica. A análise permitiu identificar os pontos críticos em que ações podem ser tomadas para melhorar a performance ambiental de cada tecnologia, como a redução do consumo energético.

Lithium-ion batteries (LIBs) have been a relevant research topic due to their growing prominence in various technological and economic sectors. Widely used in electronics, stationary energy storage systems, and telecommunications equipment, LIBs play an essential and strategic role in electromobility and in the process of migrating from the use of fossil fuels to the use of renewable energies. The observed and projected increase in demand for LIBs and the scarcity of the metals that compose them, such as lithium (Li), cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), copper (Cu), and aluminum (Al), has drawn the attention of several productive sectors and intensified interest in recycling solutions. In this context, LIB recycling emerges as the main end-of-life (EoL) strategy for preventing and reducing environmental impacts, as well as for the economic sustainability of production chains that use LIBs. Thus, through experimental reproduction and Life Cycle Assessment (LCA), this study comparatively evaluated the environmental performance between two recycling technologies: hydrometallurgy and supercritical water technology. Additionally, the avoided environmental impacts were assessed. The results indicate that hydrometallurgy shows lower environmental impacts when compared to supercritical water technology. This difference is mainly due to high energy consumption and the use of Polyvinyl Chloride (PVC) in the supercritical route. The analysis also allowed the identification of critical points where targeted actions can be taken to improve the environmental performance of each technology, such as reducing energy consumption.