Los fabricantes de baterías están ampliando a gran velocidad su capacidad de producción para cubrir el incremento de la demanda de este componente en la próxima década. Tal y como detalla un informe publicado por Benchmark Minerals, se estima que la producción anual superará los 1.000 GWh en 2024. Sin embargo, de cara a la construcción de un futuro sostenible, se plantea un gran reto para los fabricantes: el déficit de la tecnología necesaria para reciclar las baterías de litio.
Los niveles de producción actuales han superado todas las expectativas debido al aumento exponencial de la demanda de Smartphones, ordenadores portátiles, vehículos eléctricos… Reciclar adecuadamente las baterías es fundamental para ayudar a recuperar un entorno más verde y saludable. De lo contrario, podrían acabar en el vertdero y, con el paso del tiempo sus componentes llegarían al suelo o al agua.
Reciclaje sostenible de baterías de iones de litio
Científicos del ReCell Center, el primer centro de investigación y desarrollo de reciclaje de baterías avanzado de Estados Unidos, con sede en el Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía (DOE), han hallado la solución a uno de los principales obstáculos que existía hasta la fecha para que el reciclaje de baterías de iones de litio pueda llevarse a cabo de forma responsable con el medio ambiente.
El centro es una colaboración entre Argonne, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables del DOE y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, la Universidad de California en San Diego, la Universidad Tecnológica de Michigan y el Instituto Politécnico de Worcester.
Los procesos de reciclado que se utilizan en la actualidad permiten recuperar metales de poco valor para los fabricantes de baterías. Por ahora el número de baterías de vehículos eléctricos que han llegado al final de su vida útil no es muy alto, pero crecerá en unos años, cuando los modelos más antiguos de vehículos eléctricos queden obsoletos. Pero la infraestructura y tecnología que existen a día de hoy no están preparadas para ese incremento.
Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Michigan (MTU), que forman parte del equipo ReCell, han desarrollado un proceso de nueva generación para separar los materiales de mayor valor que componen el electrodo de carga positiva de las baterías, el cátodo. Por su parte, los científicos del Centro de Investigación de Ingeniería de Materiales de Argonne están creando un sistema para el reciclaje de las baterías de los vehículos eléctricos a gran escala.
Los materiales del cátodo no son iguales en todas las baterías de los vehículos eléctricos. Pueden variar según el fabricante y el año producción. En cualquier caso, el reciclador tiene que tomar una mezcla de óxidos metálicos de litio y separar cada uno de ellos para reutilizar dichos materiales.
Futuro sostenible: ¿En qué consiste el nuevo método?
El sistema es el que la industria minera lleva utilizando durante muchos años para la separación y purificación por minerales. Se trata de la flotación por espuma, que separa los materiales en un tanque de flotación en dos grupos: los que repelen el agua y flotan y los que absorben el agua y se hunden.
Sin embargo, los materiales catódicos presentan un gran problema. La gran mayoría se hunden, así que separarlos es complicado. Ahora bien, los científicos han descubierto que pueden separarlos haciendo que el NMC111, uno de los materiales catódicos, flote. Para ello, es necesario introducir una sustancia química que haga que este material repela el agua.
Una vez separados los materiales catódicos, los investigadores llegaron a la siguiente conclusión: el proceso tiene un nivel de pureza muy elevado, de más del 95%. Además, tiene un impacto prácticamente nulo en el rendimiento electroquímico de los materiales.
Una investigación revolucionaria en el campo de la ciencia y la tecnología. Forma parte de la misión del Centro ReCell de mejorar los métodos de procesamiento. El objetivo es lograr un ahorro energético y progresar con la regeneración, recuperación y reutilización de los componentes de las baterías sin romper su estructura química.
El hallazgo de RellCell tendrá muchas implicaciones a largo plazo. La más importante será la reducción del coste del reciclaje de las baterías de iones de litio. También servirá para estimular el incremento del mercado de reciclaje de este tipo de baterías para un futuro sostenible. Ahora los investigadores de RellCell crearán de forma integral un proceso completo de reciclaje de baterías de iones de litio que sea rentable desde el punto de vista económico.
