Con algunos de los fabricantes de automóviles más importantes del mundo anunciando planes para eliminar por completo los vehículos de gasolina y diésel en la próxima década y media, los vehículos eléctricos (VE) han dejado de ser un sueño del futuro.
General Motors, en Estados Unidos, ha declarado su intención de vender únicamente vehículos eléctricos de aquí a 2035, mientras que el crecimiento mundial de las ventas de vehículos eléctricos y la promesa del Presidente Biden de alcanzar el 50% de electrificación en 2030 demuestran que la adopción de vehículos eléctricos está llegando por fin a la corriente dominante.
Este rápido crecimiento y el alejamiento de la dependencia de los combustibles fósiles suelen considerarse positivos. preocupaciones sociales y medioambientales sobre cómo deshacerse de las baterías de litio que suelen alimentar los vehículos eléctricos están saliendo a la luz.
El problema de las baterías de litio es doble. En primer lugar, existe una clara preocupación por el nivel de extracción de materias primas vírgenes necesario para su fabricación. Esta dependencia de metales y minerales como base de esta tecnología plantea importantes problemas medioambientales y sociales. Sin embargo, se están haciendo esfuerzos para reducirlo mediante el desarrollo de nuevas tecnologías.
El otro problema es, por supuesto, cómo deshacerse de las baterías de litio para coches una vez que han llegado al final de su vida útil, un problema agravado por los tipos de materiales utilizados durante su fabricación. Hoy en día se pueden reciclar las baterías de litio de los coches, y es la mejor forma de minimizar la extracción de nuevas materias primas; sin embargo, no son tan fáciles de reciclar como las baterías de plomo-ácido más convencionales que suelen llevar los coches.
Esto significa que reguladores, fabricantes y otros agentes del sector están intentando encontrar la mejor forma de maximizar la eficiencia del reciclaje de baterías de litio para automóviles. Sin embargo, existen numerosos obstáculos para el reciclaje eficaz de las baterías de litio para automóviles, algunos de los cuales analizamos a continuación.
¿Cómo funcionan las baterías de litio?
La mayoría de los vehículos eléctricos funcionan con baterías de iones de litio. Cada celda de una batería de litio genera electricidad cuando sus iones de litio pasan de un lado (el ánodo) a través de un electrolito al otro (el cátodo). El litio del ánodo es barato y ubicuo, aunque su extracción no está exenta de problemas; sin embargo, el cátodo contiene metales valiosos como níquel, manganeso y cobalto, de los que depende en gran medida el rendimiento de la batería.
Es la minería de estos metales preciosos la que tiene un mayor impacto medioambiental y social; por ejemplo, al alimentar los conflictos y el trabajo infantil en países ricos en metales como el República Democrática del Congodonde se extraen casi dos tercios del cobalto mundial.
Debido a estas preocupaciones, los investigadores se han centrado en encontrar formas de eliminar progresivamente el uso de cobalto en las baterías de litio. En Estados Unidos, la empresa TexPower ha encontrado una forma eficaz de eliminar el cobalto sin comprometer la eficacia, mientras que Tesla, pionera de los vehículos eléctricos, planea dejar de utilizar cobalto en los próximos años.
Pero si bien estos avances en las materias primas hacen que la fabricación de baterías de iones de litio sea más sostenible, el impacto en el reciclado es menos sencillo.
¿Son reciclables las baterías de litio?
Aunque las baterías de litio de los coches son reciclables, se trata de un proceso costoso y que consume mucha energía. Un inconveniente importante es la composición modular de las celdas de una batería. Las celdas están soldadas y pegadas con tal solidez que desmontarlas requiere mucha energía humana o mecánica y emite gases de efecto invernadero por el camino.
Lo más habitual es que las baterías de litio se reciclen en grandes plantas mediante un proceso de trituración de toda la batería hasta convertirla en polvo. A continuación, este polvo se funde (pirometalurgia) o se disuelve en ácido (hidrometalurgia), extrayendo así los elementos individuales para su reventa.
Uno de los problemas de este proceso es que cuando se eliminan de la batería los metales escasos y caros, como el cobalto, la industria del reciclaje se queda con un producto de menor valor para revender. El litio es tan barato de extraer que no hay ningún incentivo para reciclar el litio de las baterías de coche. Irónicamente, eliminar elementos controvertidos como el cobalto de la batería hace que el proceso merezca menos la pena para las empresas que reciclan baterías de litio para coches.
¿Cuáles son las soluciones para el reciclaje de baterías de litio?
Si el reciclaje de baterías de litio para automóviles aún no es rentable, eso no significa que no lo vaya a ser a medida que la industria crezca, pero para llegar a ese punto la tecnología de reciclaje y las propias baterías deben seguir desarrollándose. Aquí es donde entra en juego la incentivación.
Fuente: nature.com
El concepto de Responsabilidad Ampliada del Productor, según el cual un fabricante se considera responsable del impacto de su producto a lo largo de todo su ciclo de vida, ha sido clave para los avances en esta dirección. En China, donde se encuentra gran parte de la fabricación mundial de baterías, el Estado ha tomado medidas para que la responsabilidad de la eliminación de las baterías de litio de los automóviles vuelva a recaer en los fabricantes. Los fabricantes chinos de baterías tienen ahora claros incentivos financieros y normativos para abastecerse de materiales reciclados en lugar de extraer los frescos.
Además, estas medidas han obligado a los fabricantes a buscar formas de diseñar baterías que hagan más eficiente el proceso de reciclaje en el otro extremo. Una empresa china, BYD, ha empezado a desarrollar un nuevo tipo de batería, la blade, que se aleja de la construcción modular de una batería plana y crea un producto libre de las colas y adhesivos que han dificultado el desmontaje en el pasado. En este caso, la célula puede extraerse simplemente con la mano, lo que ahorra tiempo y energía en el proceso de reciclado.
En Estados Unidos, el Gobierno también ha actuado, aportando 15 millones de dólares a ReCell, una iniciativa compuesta por industriales e investigadores para desarrollar nuevas formas de reciclar baterías. En el Reino Unido, una iniciativa multiinstitucional similar, denominada ReLib, ha recibido un importante respaldo gubernamental con el mismo fin. Ambas se centran en preservar el cátodo durante el proceso de reciclado. Esto se debe a que el valor real de una batería se acumula en los elementos brutos y la experiencia que componen el cátodo. Revender esto intacto es mucho más rentable que descomponerlo todo en sus partes elementales.
Fuente: nature.com
Pero incluso con la capacidad de extraer el cátodo sin triturar toda la batería, sigue habiendo obstáculos para implantar esta técnica. Uno de ellos es simplemente el coste del transporte de las baterías a las plantas de reciclado, y otro es que las plantas de reciclado pueden recibir cátodos con composiciones muy diferentes, algunos de los cuales pueden ser demasiado difíciles de separar. Es importante que los reguladores obliguen a los fabricantes a detallar el contenido de un cátodo en el exterior de la batería.
Desde una perspectiva a más largo plazo, aunque hoy en día utilicemos materiales reciclados para las baterías, es muy difícil saber hasta qué punto serán útiles las actuales existencias de unidades de litio cuando lleguen al final de su vida útil. Dentro de 15 años, cuando los coches de hoy salgan de las carreteras para ser desguazados, los materiales necesarios para fabricar cátodos nuevos pueden ser muy distintos de los actuales.
Sin embargo, a pesar de estos obstáculos, en lugar de ver el crecimiento masivo de los vehículos eléctricos como un problema, los investigadores lo ven como una oportunidad, y este crecimiento aportará a la industria del reciclaje de baterías de litio las economías de escala y la rentabilidad necesarias para hacerla viable. Por ejemplo, aunque el valor del plomo como chatarra es incluso inferior al del litio, existe una industria de reciclado viable para las baterías de coche tradicionales debido a la enorme escala de uso, y como las baterías actuales de los VE sobrevivirán a los coches en los que se alojan, es probable que pasen a utilizarse en otras aplicaciones.
La Asociación Internacional de la Energía sitúa los vehículos eléctricos en el centro de su visión de emisiones netas cero para 2050, lo que sugiere que han llegado para quedarse. Y aunque el reciclaje de las baterías de litio de los coches no bastará por sí solo para satisfacer la demanda de materias primas para fabricar nuevas baterías, el sector puede seguir reduciendo su impacto ambiental y social con una acción concertada del Estado y la industria.
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