Biorrecuperación de litio desde óxido de litio-cobalto para su aplicación en reciclaje de baterías desechadas

Abstract

El rápido aumento de la demanda de aparatos tecnológicos portátiles genera una alta producción de baterías para estos dispositivos, donde las baterías más comúnmente utilizadas son las de óxido de litio cobalto (LCO), compuesto muy difícil de reciclar debido a su toxicidad e insolubilidad en agua. Para recuperar los metales de este compuesto se usa lixiviación, proceso que consta de aplicar temperaturas de más de 100 °C y soluciones ácidas (pH < 2) o complejas mezclas eutécticas. En este sentido, la lixiviación con microorganismos (o biolixiviación) se posiciona como una alternativa viable para disminuir tanto las temperaturas requeridas como los desechos ácidos. Al utilizar microorganismos acidófilos se han reportado biolixiviaciones que recuperan una concentración de litio entre 16 y 25 mM a una temperatura de 30 °C en 40 días, pero se utilizan soluciones de pH entre 2 y 3. En este trabajo se utilizó una bacteria resistente a Li, Co y LCO del género Pseudomonas aislada desde el salar de litio de Atacama para obtener los metales presentes en LCO. Se obtuvo una concentración de litio en solución de aproximadamente 12 mM a una temperatura de 28 °C y pH 7 en un tiempo de 28 días. También se evaluaron mecanismos que puedan estar contribuyendo a esta solubilización, encontrando una alta tasa de producción de biopelícula y producción de tensoactivos (biosurfactantes). En conclusión, esta investigación muestra por primera vez una bacteria mesófila de origen desértico capaz de solubilizar litio desde LCO, por lo que abre la posibilidad a una búsqueda ambiental de microorganismos lixiviantes de este compuesto, capaces de llevar a cabo este proceso condiciones de pH neutro y temperatura ambiente. En este sentido, el entendimiento de los mecanismos de solubilización es crucial para potenciar el proceso y lograr una competitividad con las técnicas actuales solucionando los problemas ambientales asociados a la industria.

The rapid increment in the demand of portable technological devices has strongly increased the necessity for batteries, being lithium cobalt oxide (LCO) based batteries the most commonly used to date. LCO is a compound very difficult to recycle due to its toxicity and water insolubility. To recover the metal elements from this compound, it is necessary to process it via leaching, a method involving temperatures above 100 ° C and acid solutions (pH < 2), or the use of complex eutectic mixtures. In this sense, leaching with microorganisms (or bioleaching) has been proposed as a viable alternative to lower both, the required temperatures and acid waste. When using acidophilic microorganisms for bioleaching, it has been reported a recovery of lithium near 16 - 25 mM after 40 days at 30 ° C and pH 2-3. In the present work, a lithium, cobalt and LCO resistant bacterium of the Pseudomonas genus isolated from the Atacama lithium salt flat was used to obtain the metals present in LCO. A lithium concentration near 12 mM was obtained after 28 days at 28 ° C and pH 7. Mechanisms that may be contributing to this solubilization were also evaluated, finding a high rate of biofilm production and surfactants (biosurfactants). In conclusion, this research shows for the first time the use of a mesophilic bacterium from a desertic environment in the lithium solubilization from LCO, thus opening the possibility of an environmental search for microorganisms that leach this compound at neutral pH and ambient temperature. In this sense, understanding the solubilization mechanisms is crucial to enhance the process and achieve competitiveness with current techniques, solving the environmental problems associated with the LCO leaching industry.