En 10 años, las baterías de coches eléctricos serán un gran problema… ¿o no?

Y es que el reciclaje de estos componentes principalmente constituidos por elementos caros y/o contaminantes como el litio y sus diferentes variantes fruto de la combinación de aluminio, cobalto, níquel o magnesio, entre otros, sigue siendo una asignatura pendiente por varios motivos.

El primero es que sigue siendo un proceso muy caro y el segundo es que tampoco es lo suficientemente efectivo como para garantizar un correcto aprovechamiento de la materia prima una vez la batería ha finalizado su vida útil. Algo que, en el caso de los vehículos eléctricos, llega entre ocho y 12 años después de haber estrenado el coche.

Avalancha de baterías en 10 años

Las baterías de iones de litio son en la actualidad un elemento básico de la sociedad, pues no sólo están presentes en los vehículos eléctricos, sino en todos los dispositivos electrónicos que utilizamos a diario, incluidos los teléfonos móviles. No es difícil imaginar, por tanto, que en 10 años la necesidad de atender la demanda de reciclaje será un asunto prioritario.

También es obvio que, con los procesos de reciclado actuales, el mundo no está preparado para gestionar los dos millones de toneladas de baterías de vehículos eléctricos que se calcula se producirán anualmente en ese momento. Y sólo hablamos de los residuos generados por la movilidad eléctrica, un sector en auge pero que aún está lejos de iniciar su verdadera consolidación en el mercado mundial.

La flotación de espuma

El panorama científico es plenamente consciente de que la tecnología asociada a la movilidad eléctrica tiene mucho potencial y camino por recorrer, por lo que son numerosas las instituciones y empresas que han apostado por centrar sus esfuerzos en investigaciones relacionadas con la misma.

Es el caso de los científicos del Centro ReCell, el primer centro avanzado de investigación y desarrollo de reciclaje de baterías de Estados Unidos con sede en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía (DOE) que, en colaboración con la Universidad Tecnológica de Michigan (MTU), han hecho un descubrimiento fundamental que elimina uno de los mayores obstáculos para hacer que el reciclaje de baterías de iones de litio a gran escala sea económicamente viable.

La técnica de flotación de espuma resuelve el principal problema de todo reciclador, separar los materiales que conforman el cátodo, es decir, el electrodo cargado positivamente. Esto es complicado debido a que los materiales catódicos de las baterías EV varían según el fabricante de automóviles y el año de producción, por lo que un reciclador comienza a trabajar con una mezcla de óxidos de metal de litio (óxido de cobalto de litio, óxido de cobalto de manganeso de níquel de litio, óxido de aluminio de níquel de litio, fosfato de hierro de litio, etc.) e intentar separar cada uno de ellos para que esos materiales se reutilicen. Esa tarea una vez imposible de repente parece factible.

Utilizada durante muchos años por la industria minera para separar y purificar los minerales, la flotación de espuma separa los materiales en un tanque de flotación en función de si repelen el agua y flotan, o absorben agua y se hunden. Generalmente los materiales catódicos se hunden, lo que hace que sean difíciles de separar entre sí.

«Eso es cierto para el óxido de cobalto de litio níquel manganeso (NMC111) y el óxido de manganeso de litio (LMO) ,dos materiales comunes de cátodo de baterías EV que el equipo de ReCell utilizó en sus experimentos», señala la información facilitada por Argonne National Laboratory. «Lo que los investigadores encontraron fue que la separación se puede lograr haciendo que uno de los materiales catódicos, NMC111, flote a través de la introducción de un producto químico que hace que el material objetivo repela el agua».

Una vez que se separaron los materiales del cátodo, los investigadores determinaron a través de pruebas que el proceso tenía un impacto insignificante en el rendimiento electroquímico de los materiales. Ambos también tenían altos niveles de pureza de al menos un 95%, lo que en la práctica permite que sean reutilizados para nuevas baterías de automóviles gracias a su gran pureza.

Queda camino por recorrer

El descubrimiento de ReCell promete tener implicaciones de amplio alcance:

• Reducir el coste de reciclar baterías de iones de litio
• Estimular el crecimiento de un mercado de reciclaje rentable para baterías de iones de litio al final de su vida útil
• Reducir el coste de los vehículos eléctricos tanto para los productores como para los consumidores

Sin embargo, aún queda camino por recorrer antes de convertir esta técnica en una solución viable a gran escala, como la propia ReCell admite. «Por ahora, el equipo de ReCell Center se centra en crear, paso a paso, un proceso completo de reciclaje de baterías de iones de litio que sea económicamente viable. Sólo entonces se adoptará ampliamente».

«Cualquiera que sea el método que se utilice para hacer este reciclaje, el reciclador tiene que ser capaz de beneficiarse de él», dice Jessica Durham, científica de materiales de Argonne y coautora del estudio. «Estamos uniendo los pasos sabiendo que, al final, el proceso total tendrá que ser rentable».

Fuente: Argonne National Laboratory