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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Investigação da rota biohidrometalúrgica com Acidithiobacillus ferrooxidans/thiooxidans para recuperação do cobalto de baterias de íons lítio descartadas
metadata.dc.creator: Santana, Laiane Kalita de
metadata.dc.contributor.advisor1: Amaral, Fabio Augusto do
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Canobre, Sheila Cristina
metadata.dc.contributor.referee1: Bertolino, Sueli Moura
metadata.dc.contributor.referee2: Fonseca, Carla Maria Nascimento Polo da
metadata.dc.description.resumo: A reciclagem de metais a partir de fontes secundárias pode ser vantajosa ao meio ambiente. Dentre os metais de interesse temos o cobalto, metal utilizado para diversas finalidades. Com relação às fontes secundárias de cobalto, as baterias de íons lítio podem ser consideradas, visto que contem um óxido de cobalto em sua composição (LiCoO2). Dessa forma, o objetivo do trabalho foi utilizar as linhagens de Acidithiobacillus ferrooxidans e Acidithiobacillus thiooxidans para biolixiviar o LiCoO2 retirado de baterias de íons lítio descartadas, com ênfase na recuperação do cobalto para síntese de novos materiais de interesse. O crescimento das linhagens foi realizado em meio T&K e a avaliação do crescimento foi realizada por observação dos meios, por crescimento em placa e por análise em microscópio. Em seguida o inóculo foi padronizado em 5 x 106 células mL-1 e utilizado nos ensaios de biolixiviação. Na biolixiviação foram investigadas: a natureza do microrganismo: linhagens separadas e consórcio de A. ferrooxidans e A. thiooxidans, tempo de biolixiviação (0 a 40 dias), proporção de inóculo (5 a 50% v/v), fonte de energia (ferro ou enxofre) e concentração de resíduo(1063 a 8500 mg L-1 de cobalto). A concentração de cobalto nos meios foi determinada por espectrometria de absorção atômica, e o pH do meio monitorado durante a biolixiviação. Os resultados indicam que a quantidade de cobalto biolixiviado aumenta com o tempo e com a concentração de ferro. A biolixiviação com A. thiooxidans não foi influenciada pela adição de enxofre. O uso das duas linhagens em conjunto não melhorou as taxas de biolixiviação. Entre as linhagens, A. ferrooxidans apresentou melhores resultados conseguindo biolixiviar quantidades de cobalto acima de 50% na maioria dos experimentos. A. thiooxidans apresentou taxas menores de biolixiviação, conseguindo um máximo de 50% após 24 dias de experimento. Após reprocessamento por biolixiviação, o cobalto em solução foi utilizado para síntese de novos materiais: como cátodo LiCoO2 e como um adsorvente de pesticida hidróxido duplo lamelar (HDL Co-Al-Cl) pelos métodos Pechini e co-precipitação. O LiCoO2 reprocessado apresentou uma única fase estequiométrica referente ao HT-LiCoO2 similar ao da ficha JCPDS 44-0145, apresentando atividade eletroquímica quando testado como material de cátodo. O hidróxido duplo lamelar Co-Al-Cl foi testado como adsorventes de pesticida sendo possível adsorver cerca de 100% do pesticida. A biolixiviação foi eficiente para recuperação do cobalto presente em baterias de íons lítio e os microrganismos apresentaram elevada tolerância ao resíduo, sendo capaz de biolixiviar mesmo em contato com maiores concentrações de LiCoO2. O meio de biolixiviação do cobalto não prejudicou as etapas de síntese e os materiais obtidos apresentaram estrutura e atividade semelhantes aos materiais sintetizados a partir de reagentes contendo o cobalto.
Abstract: The recycling of metals from secondary sources can be advantageous. Among the metals of interest, we have cobalt, a metal used for various purposes. As regards the secondary sources of cobalt, the lithium-ion batteries can be considered, since they contain cobalt oxide in their composition (LiCoO2). This way, the objective of this work was to use the microorganism strains (Acidithiobacillus ferrooxidans and Acidithiobacillus thiooxidans) to bioleach the LiCoO2 extracted from discarded lithium ion batteries with emphasis on the recovery of cobalt for synthesis of new materials of interest. The lineage growth occurred in T&K medium and the growth investigation was made by observing the media, by platelet growth and microscope analysis. Then, the inoculum was standardized on 5 x 106 cells mL-1 and used in bioleaching tests. The bioleaching was investigated: the microorganism nature: separate strains and A. ferrooxidans and A. thiooxidans consortium, bioleaching time (0 to 40 days), inoculum proportion (5 to 50% v/v), energy source (iron and sulfur) and residue concentration (1063 to 8500 mg L-1 of cobalt). The cobalt concentration in the media was found by atomic absorption spectrometry and the medium pH was monitored during the bioleaching. The results show that the amount of bioleached cobalt increases with time and the iron concentration. The bioleaching with A. thiooxidans was not influenced by the addition of sulfur. The use of the two lineages together did not improve the bioleaching rates. Among the lineages, the A. thiooxidans presented better results and was able to bioleach cobalt amounts above 50% in most of the experiments. A. thiooxidans presented lower bioleaching rates, with a maximum of 50% after 24 days of experiment. After reprocessing by bioleaching, the cobalt in solution was used for synthesis of new materials: such as LiCoO2 cathode and as adsorbent pesticide double lamellar hydroxide (HDL Co-Al-Cl) by the Pechini and co-precipitation methods. The reprocessed LiCoO2 presented a unique stoichiometric phase relative to the HT-LiCoO2 structure similar to the JCPDS 44-0145, presenting electrochemical activity when tested as a cathode material. The double lamellar hydroxide Co-Al-Cl was tested as pesticide adsorbent, being possible to adsorb around 100% of the pesticide. The bioleaching was efficient in the recovery of cobalt present in lithium-ion batteries and microorganisms presented high tolerance to the residue, being able to bioleach even at higher LiCoO2 concentrations. The cobalt bioleaching medium did not impair the synthesis phases and the obtained materials presented structure and activity similar to the sintered materials from the reagents containing cobalt.
Keywords: Qualidade ambiental
Cobalto
Lixiviação bacteriana
Baterias de lítio
Resíduos industriais - lixiviação
Lixiviação bacteriana
Resíduos industriais
Lixiviação
Environmental quality
Cobalt
Leaching bacterial
Industrial Waste
Leaching
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::GEOCIENCIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Qualidade Ambiental
Citation: SANTANA, Laiane Kalita de. Investigação da rota biohidrometalúrgica com Acidithiobacillus ferrooxidans/thiooxidans para recuperação do cobalto de baterias de íons lítio descartadas. 2016. 148 f. Dissertação (Mestrado em Meio Ambiente e Qualidade Ambiental) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/17683
Issue Date: 26-Feb-2016
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Qualidade Ambiental

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