Há pouco mais de 10 anos, um artigo publicado na Nature questionava: “o lítio é o novo ouro?”. Isso baseava-se no uso do metal em baterias de íon-lítio (LIBs), somado às incertezas sobre reservas e demanda. Hoje, a ‘black mass’, o material rico em metais proveniente da reciclagem de baterias de íon-lítio, pode ser o novo “ouro” do mercado de íon-lítio. No total, o mercado global de LIBs vale 41 bilhões de dólares, com um aumento esperado para mais de 116 bilhões de dólares até 2030.
Prevê-se que em 2040, 58% de todos os carros vendidos no mundo serão elétricos – e a quantidade total de resíduos gerados pode chegar a 8 milhões de toneladas. Apesar disso, estima-se que apenas cerca de 5% das LIBs sejam recicladas globalmente, com implicações alarmantes para o meio ambiente e para as reservas minerais da Terra.
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Como exploramos em nosso white paper, isso ocorre porque a reciclagem de LIBs é limitada por vários fatores, incluindo a flutuação dos valores financeiros dos materiais das baterias, a falta de convergência tecnológica nos designs e materiais das baterias (e os custos de mão de obra de reciclagem associados), bem como dentro das próprias plantas de reciclagem. A falta de monetização dos benefícios da reciclagem (incluindo segurança de materiais, segurança operacional e benefícios ambientais) e a ausência de regulamentações de reciclagem em grande parte do mundo também desempenham um papel importante.
Estamos preparados para o desafio da reciclagem de baterias de íon-lítio?
Os desafios da reciclagem de baterias de íon-lítio trazem oportunidades substanciais de crescimento. Por exemplo, das cerca de 500.000 toneladas de baterias que poderiam ser recicladas a partir da produção global em 2019, as seguintes matérias-primas poderiam ser 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 – oferecendo segurança de materiais e benefícios econômicos e ambientais significativos.
Como discutimos em nosso white paper, o interesse na reciclagem de baterias de íon-lítio está, compreensivelmente, em rápido crescimento – o que é evidente pela popularidade crescente da ‘black mass’ em geral. A CAS Content Collection™ permitiu visões únicas sobre publicações anteriores de periódicos e patentes sobre a reciclagem de baterias de íon-lítio, identificando tendências emergentes em baterias recarregáveis, o reaproveitamento de materiais de uso único e projetando oportunidades futuras.
Quais métodos de reciclagem de baterias de íon-lítio são usados hoje?
Na maioria dos casos, combinações de métodos hidrometalúrgicos e pirometalúrgicos são usadas para processar LIBs, embora a reciclagem direta esteja ganhando popularidade (como exploraremos mais adiante). A hidrometalurgia utiliza soluções (principalmente aquosas) para extrair e separar metais dos recursos das baterias. A pirometalurgia utiliza calor para converter os óxidos metálicos usados nos materiais das baterias em metais ou compostos metálicos. A reciclagem direta é a remoção do material do cátodo para reutilização ou recondicionamento.
Tendências crescentes de pesquisa no ciclo do lítio
Embora o volume global de publicações científicas tenha aumentado constantemente na última década, descobrimos que o crescimento anual do volume de publicações sobre o tema do ciclo do lítio (32%) supera em muito o das publicações científicas em geral (4% ao ano), sugerindo um interesse emergente.
De forma consistente com isso, as publicações envolvendo todos os três métodos de reciclagem de LIBs aumentaram no geral na última década e cresceram significativamente nos últimos anos (Figura 2), com a China liderando com o maior volume de longe, tanto em periódicos quanto em patentes (cerca de 90% das publicações; Figura 3).
Em relação aos processos específicos utilizados, a hidrometalurgia superou consideravelmente a pirometalurgia após 2015 e, de forma encorajadora, a reciclagem direta de materiais também apresentou um crescimento substancial recentemente (Figura 2). Um esforço de pesquisa considerável também foi direcionado a componentes de baterias de íon-lítio (LIB) anteriormente menos estudados (o que sugere uma visão de gestão de reciclagem emergente e mais holística) e à desmontagem de LIB (Figura 4). Isso é preferível, pois maximiza a quantidade de material reciclável.
Capacidade de reciclagem de baterias ao redor do mundo
A capacidade atual de reciclagem de LIB está concentrada no Leste Asiático, com a China detendo mais da metade da capacidade mundial — a Europa possui a maior parte da capacidade restante (Figura 5). As instalações de reciclagem de LIB propostas aumentarão a capacidade em aproximadamente 25%, com a maior parte da nova capacidade definida concentrada na América do Norte. A localização da capacidade atual é consistente com o efeito das regulamentações de reciclagem de LIB, enquanto a localização da capacidade futura é mais consistente com motivações econômicas.
Regulamentações de reciclagem de baterias de íon-lítio ao redor do mundo
No geral, as regulamentações de reciclagem de baterias de íon-lítio estão aumentando; muitos países financiam pesquisas sobre métodos de reciclagem e diversos países possuem leis sobre o tema, com a China e a União Europeia possuindo ou implementando estruturas regulatórias abrangentes. Somadas ao crescente interesse na gestão da reciclagem, essas descobertas são encorajadoras para o futuro, à medida que o uso global de baterias de íon-lítio continua a crescer (por exemplo, em veículos elétricos e celulares).
Leia nosso Relatório de Insights da CAS para uma visão geral das tendências na pesquisa de reciclagem de baterias de íon-lítio, onde avaliamos as regulamentações globais e os benefícios econômicos, e fornecemos insights sobre o estado atual e futuro da reciclagem de LIB globalmente.
