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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-4583-7264
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2025-11-28
Title: Processo de recuperação de lítio e cobalto de baterias de íons de lítio por lixiviação empregando biolixiviação e ultrassom
Alternate title (s): Recovery process of lithium and cobalt from batteries of lithium ions by leaching employing bioleaching and ultrasound
Author: Oliveira, Joyce Silva de
First Advisor: Resende, Miriam Maria de
First member of the Committee: Ferreira, Juliana de Souza
Second member of the Committee: Batista, Fabiana Regina Xavier
Third member of the Committee: Resende, Miriam Maria de
Fourth member of the Committee: Fischer, Janaína
Summary: As baterias de íons de lítio (LI-ion) são dispositivos de armazenamento de energia utilizados em equipamentos eletrônicos e com a constante inovação desses dispositivos, há aumento da geração de resíduos descartados. A ausência de gestão no descarte dessas baterias pode causar transtornos ambientais e de saúde pública. A reciclagem aparece nesse cenário para promover o fechamento do ciclo de produção. Porém, as metodologias de recuperação precisam ser baseadas em processos menos poluentes. A motivação desse estudo foi avaliar a recuperação de metais de baterias de lítio (Li), através do estudo do efeito da sonicação no processo de lixiviação usando meio composto de mistura de ácido sulfúrico (1,25 M) com meio efluente de fermentação por consórcio microbiano, rico em ácidos orgânicos (0,75M). Investigou-se também o potencial do P. oxalicum e do consórcio microbiano anaeróbio nos processos de biolixiviação para a recuperação de Li e Co. As amostras empregadas foram eletrodos extraídos de baterias de íons de lítio, que anteriormente haviam passado por processos de descarga, desmantelamento, moagem, peneiramento e caracterização físico-química. Além da biolixiviação, ensaios de adaptação foram conduzidos com o fungo Penicillium oxalicum e o consórcio microbiano anaeróbio a doses crescentes de amostras dos eletrodos de LI-ion. A fonte de carbono utilizada nos testes de biolixiviação foi a lactose proveniente do permeado de soro de leite (PSL) em pó, que é um subproduto resultante da produção de queijos e outros produtos lácteos. As análises utilizadas para o acompanhamento dos experimentos foram as medidas do potencial hidrogeniônico (pH), concentração celular por gravimetria e contagem de células inicial em câmara de Neubauer (para o fungo), concentração de açúcares por DNS e teor de metais por espectroscopia de absorção em chama (EAAC), Fluorescência de Raios-X (FRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A biolixiviação com P. oxalicum promoveu um percentual de recuperação de até 73,7% de lítio e na biolixiviação com consórcio microbiano de até 77,6% de lítio. No ensaio de adaptação com o P. oxalicum a recuperação máxima foi de 63,3% para o Li e 54,3% para o Co. Na adaptação com o consórcio microbiano o percentual de recuperação do lítio máxima foi de 98,0%. Os resultados mostraram que o estudo destes microrganismos na biolixiviação foram promissores. Com relação a lixiviação sob sonicação, os experimentos realizados nos intervalos de tempo (1 h a 5h) e de temperatura (60 oC e 80 oC), indicam que tempos consideravelmente superiores devem ser testados.
Abstract: Lithium-ion batteries (LIBs) are energy storage devices used in electronic equipment and with the constant innovation of these devices, there is an increase in the generation of discarded waste. The lack of management in the disposal of these batteries can cause environmental and public health disorders. Recycling appears in this scenario to promote the closure of the production cycle. However, recovery methodologies need to be based on less polluting processes. The motivation of this study was to evaluate the recovery of metals from lithium (Li) batteries, through the study of the effect of sonication in the leaching process using a medium composed of a mixture of sulfuric acid (1.25 M) with an effluent medium of fermentation by consortium microbial, rich in organic acids (0.75M). The potential of Penicillium. oxalicum and the anaerobic microbial consortium in bioleaching processes for the recovery of Li and Co was also investigated. The samples used were electrodes extracted from lithium-ion batteries, which had previously gone through discharge, dismantling, grinding, sieving and physical-chemical characterization processes. In addition to bioleaching, adaptation tests were conducted with the fungus Penicillium oxalicum and the anaerobic microbial consortium at increasing doses of samples from the LIBs electrodes. The carbon source used in the bioleaching tests was lactose from powdered whey permeate (WIP), which is a by-product resulting from the production of cheese and other dairy products. The analyzes used to monitor the experiments were measurements of the hydrogen ion potential (pH), cell concentration by gravimetry and initial cell count in a Neubauer chamber (for the fungus), sugar concentration by DNS and metal content by absorption spectroscopy (EAAC), X-Ray Fluorescence (FRX) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Bioleaching with P. oxalicum promoted a recovery percentage of up to 73.7% of lithium and in bioleaching with microbial consortium of up to 77.6% of lithium. In the adaptation test with P. oxalicum the maximum recovery was 63.3% for Li and 54.3% for Co. In adaptation with the microbial consortium, the percentage of maximum lithium recovery was 98.0%. The results showed that the study of these microorganisms in bioleaching was promising. With regard to leaching under sonication, the experiments carried out in the time intervals (1 h to 5 h) and temperature (60 ºC and 80 ºC), indicate that considerably higher times should be tested.
Keywords: Baterias de íons de lítio
Lithium-ion batteries
Biolixiviação
Bioleaching
Lixiviação
Leaching
Consórcio microbiano
Microbial consortium
Penicillium oxalicum.
Penicillium oxalicum.
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: OLIVEIRA, Joyce Silva de.Processo de recuperação de lítio e cobalto de baterias de íons de lítio por lixiviação empregando biolixiviação e ultrassom. 2021. 86f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.311.
Document identifier: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.311
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40001
Date of defense: 30-Jun-2021
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos.
ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
ODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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