Científicos estadounidenses encuentran el modo de reciclar ánodos de batería en un ‘flash’

La revolución eléctrica está permitiendo grandes avances en materia de sostenibilidad, pero donde más camino queda por recorrer es en la fase final del proceso: cuando ha llegado el momento de reciclar o retirar los millones de baterías que se están fabricando y utilizando.

Con la producción de baterías de litio marcando récords, se hace obligado abordar el problema de los residuos a medio y largo plazo. No solo por cuestiones medioambientales, sino también para garantizar el suministro de materias primas y reducir los costes de fabricación.

Ya te hemos hablado en alguna ocasión de nuevas técnicas de reciclaje para baterías, y siguen surgiendo más que, si bien necesitan de más desarrollo, son muy prometedoras.

Reciclaje ‘flash’

La que llama nuestra atención en esta ocasión es una técnica que sus creadores denominan «Método Flash».

Ha sido desarrollada por un equipo dirigido por James M. Tour en la Universidad de Rice, Houston, y consiste en aplicar una descarga eléctrica para eliminar las impurezas depositadas en los ánodos de grafito.

En concreto, el proceso utiliza un pulso de electricidad para calentar las impurezas en el ánodo, haciéndolas más fáciles de extraer para que el grafito restante pueda convertirse en nuevos ánodos. Un método que, según los investigadores, es más económico y ecológico que los métodos rivales.

Esto resulta útil porque los ánodos contienen pequeñas partículas de grafito pegadas con un aglutinante. A lo largo de su vida, estos electrolitos acumulan una capa de sales de litio orgánicas e inorgánicas insolubles, así como otros metales de batería.

Algunos métodos de reciclaje experimentales liberan el grafito de estas impurezas utilizando ácidos fuertes con capacidad para generar corrientes de desechos contaminantes, mientras que otros métodos se basan en la calcinación. Un método que consume mucha energía porque debe calentar los materiales del ánodo a miles de grados durante varias horas.

Rápido, económico y sostenible

Sin embargo, el método desarrollado por el equipo de James M. Tour, se muele el ánodo hasta convertirlo en polvo y luego se introduce en un tubo de cuarzo situado entre dos electrodos.

Posteriormente, una descarga eléctrica de 350 amperios aplicada durante un único segundo calienta el material a unos 2500 °C. A consecuencia de ello, las impurezas -que tienen una resistencia eléctrica mucho más alta que el grafito-, se llevan la peor parte de este destello de calor.

El ánodo reciclado retuvo el 77 % de su capacidad energética después de 400 ciclos de recarga

El estallido de calor carboniza por completo las impurezas orgánicas del polvo, formando sales inorgánicas y nanopartículas de óxido metálico. Después de eso, un lavado del material con ácido clorhídrico diluido elimina todos los residuos inorgánicos, dejando atrás las partículas de grafito.

Según los investigadores, este método utiliza la mitad de la energía del reciclaje de calcinación, reduciendo además el coste alrededor de un 70 %. «La cantidad de energía que usamos es mucho menor porque el proceso es muy rápido», dice Tour.

Ánodos reciclados que siguen ofreciendo buen rendimiento

Los investigadores de la Universidad de Rice no se han detenido ahí, ya que han querido comprobar la calidad del grafito reciclado a través del método flash.

Para ello, fabricaron nuevos ánodos y los probaron en baterías de iones de litio. Las pruebas revelaron que el ánodo reciclado retuvo el 77 % de su capacidad energética después de 400 ciclos de recarga.

«Esto es comparable con el grafito comercial, que es de alrededor del 80%», dice Weiyin Chen, colega de Tour en la Universidad Rice, y quien dirigió el trabajo experimental

Además, los análisis del ciclo de vida sugieren que el uso del reciclaje instantáneo para producir grafito para nuevos ánodos requeriría un 96 % menos de energía que la fabricación de grafito sintético fresco, empleando aproximadamente un 12 % del coste, ha informado el equipo de investigación.