Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41048
Título: Recuperação de cobre a partir de baterias íon-lítio exauridas
Título(s) alternativo(s): Recovery of copper from spent lithium-ion batteries
Autor(es): Kondras, Gabriele
Orientador(es): Schmitz, Ana Paula de Oliveira
Palavras-chave: Metais
Lixo eletrônico
Resíduos industriais - Lixiviação
Fotocatálise
Metals
Electronic waste
Factory and trade waste - Leaching
Photocatalysis
Data do documento: 1-Jul-2026
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Francisco Beltrao
Citação: KONDRAS, Gabriele. Recuperação de cobre a partir de baterias íon-lítio exauridas. 2026. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2026.
Resumo: O avanço tecnológico e o aumento do consumo de dispositivos eletrônicos têm agravado a quantidade de resíduos eletrônicos, entre os quais se destacam as baterias de íon-lítio. O descarte inadequado desses materiais representa um grave risco ambiental e à saúde pública, além de desperdiçar recursos minerais. Diante desse cenário, este trabalho teve como objetivo avaliar estratégias para a recuperação de cobre proveniente do ânodo de baterias de íon-lítio exauridas e avaliar a aplicação dos materiais obtidos na degradação de corantes têxteis. A metodologia baseou-se no desmantelamento das baterias e na extração do metal por meio do processo de lixiviação ácida com ácido nítrico (HNO3). Utilizou-se um planejamento experimental fatorial 22 para otimizar as condições operacionais dos reagentes ácido sulfúrico (H2SO4) e peróxido de hidrogênio (H2O2), obtendo-se o cobre recuperado, que foi caracterizado por espectrofotômetro UV-Vis, difração de raios X e fluorescência de raios X por reflexão total. Como rota tecnológica alternativa, a síntese verde realizada com extrato de carqueja confirmou a viabilidade estrutural para a formação de óxido de cobre, reforçando o uso de métodos ambientalmente sustentáveis na valorização do metal recuperado. Os materiais recuperados, incluindo compostos lixiviados não calcinados (CuL) e o óxido de cobre calcinado (CuC), foram testados como catalisadores na degradação catalítica dos corantes azul de metileno e azul reativo 5G, sob irradiação ultravioleta (lâmpada), irradiação solar e na ausência de luz. Os resultados demonstraram que a recuperação de cobre foi eficiente nas condições de [HNO₃] = 4,0 mol/L, [H₂SO₄] = 0,5 mol/L e [H₂O₂] = 0,04 mL/g, permitindo obter uma solução contendo aproximadamente 0,75 mol/L de cobre recuperado. A caracterização por difração de raios X confirmou a formação predominante de óxido de cobre após a calcinação, tanto na rota de lixiviação ácida quanto na síntese verde. Na aplicação para degradação de corantes, o CuC apresentou baixa atividade catalítica. Em contraponto, o composto recuperado diretamente da lixiviação (CuL) exibiu excelente desempenho na degradação do corante azul reativo 5G, atingindo taxas superiores a 90% de degradação, a partir de uma solução de concentração inicial de cerca de 100 mg/L, em pouco mais de 2 horas de exposição à luz ultravioleta. Além disso, o catalisador CuL demonstrou boa atividade catalítica sob irradiação solar e em reações puramente catalíticas no escuro. Conclui-se que o método empregado é tecnicamente e ambientalmente promissor, ao se inserir nos princípios da economia circular ao transformar um componente potencialmente tóxico em um material funcional de valor agregado, capaz de atuar na degradação de corantes em águas contaminadas.
Abstract: Technological advancement and the increasing use of electronic devices have increased the generation of electronic waste, with lithium-ion batteries standing out. The improper disposal of these materials poses a severe risk to the environment and public health and wastes mineral resources. Given this scenario, this work aimed to evaluate strategies for recovering copper from the anode of spent lithium-ion batteries and to assess the application of the obtained materials in the degradation of textile dyes. The methodology involved dismantling the batteries and extracting the metal through an acid leaching process with nitric acid (HNO3). A 2² factorial experimental design was used to optimize the operational conditions of the reagents, sulfuric acid (H2SO4), and hydrogen peroxide (H2O2), obtaining the recovered copper, which was characterized by UV-Vis spectrophotometry, X-ray diffraction, and total reflection X-ray fluorescence. As an alternative technological route, the green synthesis using carqueja extract confirmed the structural viability of copper oxide formation, reinforcing the use of environmentally sustainable methods in the valorization of the recovered metal. The recovered materials, including uncalcined leached compounds (CuL) and calcined copper oxide (CuC), were tested as catalysts for the catalytic degradation of methylene blue and reactive blue 5G dyes under ultraviolet irradiation (lamp) and solar irradiation, and in the absence of light. The results demonstrated that copper recovery was efficient under the conditions of [HNO₃] = 4,0 mol/L, [H₂SO₄] = 0,5 mol/L, and [H₂O₂] = 0,04 mL/g, yielding a solution containing approximately 0,75 mol/L of recovered copper. Characterization by X-ray diffraction confirmed the predominant formation of copper oxide after calcination in both the material obtained by acid leaching and that produced through green synthesis. In contrast, the compound recovered directly from leaching (CuL) exhibited excellent performance in degrading the reactive blue 5G dye, achieving degradation rates exceeding 90% in a solution with an initial concentration of around 100 mg/L within just over 2 hours of exposure to ultraviolet light. Furthermore, the CuL catalyst demonstrated good catalytic activity under solar irradiation and in purely catalytic reactions in the dark. It is concluded that the employed method is technically and environmentally promising, aligning with the principles of the circular economy by transforming a potentially toxic component into a value-added functional material capable of degrading dyes in contaminated water.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/41048
Aparece nas coleções:FB - Engenharia Química

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
recuperacaocobrebaterias_resumo.pdf151,67 kBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.