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Il diffuso utilizzo di dispositivi portatili ha determinato negli ultimi anni un crescente volume di pile ed accumulatori a fine vita che, in accordo con la direttiva europea, devono essere raccolti e trattati in processi dedicati con l'obiettivo di minimizzare il rilascio di metalli tossici nell'ambiente ed evitare la perdita di materie prime critiche (cobalto, grafite, terre rare).
Lo sviluppo di processi idrometallurgici è la sfida aperta nel trattamento dei rifiuti tecnologici in alternativa ai processi pirometallurgici oggi utilizzati, in cui le batterie sono addizionate ad altre cariche e trattate in processi altamente energivori ed inquinanti, che non consentono il recupero dei non metalli (grafite) e dei metalli leggeri (Li).
Viceversa, i processi idrometallurgici garantiscono un recupero potenzialmente integrale delle componenti delle batterie e un impatto ambientale ridotto rispetto ai processi pirometallurgici. Tuttavia i bassi volumi di rifiuti raccolti influenzano negativamente la sostenibilità economica di impianti idrometallurgici dedicati al trattamento di batterie.
La sostenibilità dei processi idrometallurgici può essere migliorata integrando le operazioni di estrazione dei metalli e di produzione di materiali innovativi. In tale ambito, il presente progetto di ricerca propone la valutazione di un processo integrato per la lisciviazione della polvere elettrodica di batterie litio-ione per l'estrazione di metalli (Mn, Ni, Co, Li) e la sintesi di grafene. Obiettivo centrale della ricerca è modificare le condizioni operative di lisciviazione in modo da garantire la dissoluzione dei metalli e la simultanea produzione di grafene dalla grafite elettrodica. Il grafene prodotto sarà caratterizzato (XPS, Raman, XRD, FT-IR) ed utilizzato come materiale attivo in elettrodi di supercapacitori. Tale analisi permetterà di valutare l'impatto delle caratteristiche morfologiche e di composizione sulle prestazioni elettrochimiche del grafene prodotto.