El litio, las baterías y su futuro (¿reciclaje?)

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Con el incremento de la manufactura de las baterías de iones de litio y perfilando el futuro tras su vida útil, nuestro colega de Pv magazine Global, Mark Hutchins, sostuvo una conversación con Mari Lundström, ingeniera química y metalúrgica de la Universidad de Aalto de Finlandia para conocer su pronóstico de lo que serán las baterías de litio, hoy llamadas a convertirse en pieza fundamental para el almacenamiento de energía a gran escala.

Mientras en los centros de investigación de Europa y Asia se analiza el devenir de estos ‘contenedores de energía’ en América Latina, región de los grandes yacimientos del también llamado “Oro Blanco”, se debate el futuro de su extracción.

Mari Lundström, profesora asociada de ingeniería química y metalúrgica en la Universidad de Aalto en Finlandia
Imagen: Anni Hanen / Universidad Aalto

Pv magazine: ¿Cómo es el reciclaje de baterías?

Mari Lundström: En Europa, las baterías se han tratado como desechos electrónicos, junto con los teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos. Los procesos no se han optimizado para baterías, pero funcionan para cualquier tipo de chatarra secundaria.

Hasta ahora el reciclaje de estos equipos ha sido interesante en la recuperación de metales básicos como el níquel, cobalto y cobre.

Pero hemos estado perdiendo muchos materiales valiosos como litio, aluminio, manganeso y grafito. Ahora, debido al aumento de la electrificación, el panorama está cambiando por completo. Las nuevas políticas demandarán operaciones especiales para el reciclaje de baterías, y habrá más materiales, no sólo por el volumen de los desechos, sino para la recuperación como son el cobalto, níquel, litio, cobre, etc.

Pv magazine: ¿Pueden seguir siendo idóneos los procesos existentes que trituran baterías para todos los metales mencionados?

Mari Lundström: Hay muchas rutas diferentes: una es triturar las baterías y luego someterlas a procesos para separar sus partes solubles de los insolubles (lixiviación)

También puede triturar y luego fundir, puede poner algunos tipos de batería directamente en una fundición, o desarmar las baterías y usar un tratamiento térmico para quitar algunos componentes, y luego pasar a un tratamiento hidrometalúrgico.

Estos procesos han tenido bastante éxito y habrá límites en términos económicos y de sustentabilidad. Sin embargo, se necesitan innovaciones para recuperar elementos como el litio, el manganeso, el grafito y los materiales electrolíticos, y también para desarrollar un reciclaje más ‘directo’.

Pv magazine: Últimamente, algunos fabricantes de baterías se están alejando de la química de níquel y cobalto hacia el fosfato ferroso de litio (LFP). ¿Esto complica las cosas para el reciclaje?

Mari Lundström: Las baterías LFP son mucho más difíciles de reciclar desde un punto de vista económico porque no contienen metales valiosos como el cobalto y el níquel. No hay ningún “tesoro” dentro de una batería LFP.

En el continente asiático, donde los fabricantes se han trasladado a LFP, hay más investigaciones al respecto. Ese es un verdadero desafío, creemos que las baterías NMC o NCO son un desafío, pero tienen los metales valiosos que son un gran incentivo para los recicladores.

Una circunstancia que habla bien de LFP es que contiene litio, y el litio es crítico dentro de la Unión Europea. Independientemente del precio o el impacto, existe la cuestión de la dependencia de la materia prima, y esa es una de las motivaciones.

Pv magazine: ¿Sigue siendo un desafío recuperar el litio?

Mari Lundström: Recientemente se ha prestado mucha atención a esto y se han introducido muchas innovaciones. Hace cinco años, no se reciclaba mucho litio. Ahora, entre el 70 y el 75 por ciento, probablemente será un requisito reciclarlo en una próxima iniciativa de baterías a considerar dentro de la Unión Europea. Incluso hay algunos operadores que tienen nuevas innovaciones y están presionando para que se llegue al 90 por ciento.

Definitivamente es posible. ¿Cuán económico y respetuoso es con el medio ambiente? Es algo en lo que todavía hay que trabajar y discutir.

La instalación de litio Olaroz, en el desierto alto de Argentina, es una de las más importantes del mundo. Foto: Télam

Foto: Télam

Pv magazine: La Universidad de Aalto publicó recientemente un trabajo sobre un proceso de regeneración para restaurar cátodos al final de su vida útil, en lugar de reducirlos a materias primas. ¿Cuál es su opinión?

Mari Lundström: Hay mucha investigación en procesos como estos, que llamamos ‘reciclaje directo’. Hay diferentes opiniones y aún no está claro cuáles podrían ser las limitaciones industriales. En un laboratorio es mucho más fácil desmontar y probar estos procesos. Pero a gran escala, con miles de toneladas de material, es mucho más fácil arrojarlo todo a un horno. La investigación y las innovaciones adicionales podrían dar como resultado una disminución importante en el procesamiento y la huella económica y ambiental del reciclaje, al menos para algunas aplicaciones.

Pv magazine: ¿Qué importancia tiene un buen diseño de reciclaje? ¿Y cuál es la opinión de los fabricantes de pilas al respecto?

Mari Lundström: El tema es extremadamente importante, no sólo por el diseño para el reciclaje, sino también para un segundo uso y para tipos específicos de reciclaje: desmantelamiento, reciclaje químico o metalúrgico.

Diría que se habla algo del asunto, pero no mucho en realidad. Y esto debe cambiar: cuando investigamos, debemos considerar desde el principio las materias primas, el reciclaje, etc., desde el principio del proceso. Hay muy pocos investigadores que están realmente enfocados en esto. Creo que debería ser igualmente importante como parte de la economía, pero no siempre es así. El reciclaje y la huella ambiental de los materiales deben evaluarse al mismo tiempo y dar la misma importancia al rendimiento. Todo ello implica un proceso muy complejo.

Pv magazine: La Universidad en que usted colabora lanzó recientemente su proyecto BATCircle, con participación de varios actores de la industria. ¿Puede abordar un poco más sobre el proyecto?

Mari Lundström: El proyecto analiza el enfoque que Finlandia podría adoptar a nivel nacional, para ser un centro de procesamiento de materias primas y el reciclaje. Lo que eso significa que estamos muy enfocados en el desarrollo del reciclaje y evaluando diferentes procesos.

No solo subrayamos que el reciclaje es bueno, sino que buscamos cuantificar y comparar las huellas ambientales y económicas de los diferentes procesos de reciclaje. Y también alentar a las empresas y universidades a publicar sus hallazgos para fomentar la competencia, para alcanzar las huellas ambientales más bajas o las mejores innovaciones.

Por el lado del reciclaje, queremos ver en particular cómo se comportan el grafito y el manganeso, y si se pueden reutilizar. También queremos estudiar la mejor manera de recuperar el litio y los impactos ambientales de diferentes procesos.

Pv magazine: ¿El proyecto también va más allá del reciclaje?

Mari Lundström: El hecho es que el reciclaje por sí sólo no será suficiente para cubrir las necesidades de materia prima durante mucho tiempo.

En los próximos 10 años, podremos obtener un máximo del 10 por ciento de materiales reciclados. Es importante para Europa operar también con materias primas básicas recicladas. No hay forma de que ocurra la electrificación sin más minería. Finlandia tiene una variedad muy rica en materias primas, y nuestro proyecto abordará el uso más sostenible y eficiente de estas.

Ahora contamos con 16 empresas y seis organizaciones de investigación. Estudiamos una amplia cadena de valor desde la minería hasta la mineralogía, el refinado metalúrgico y la producción de materiales activos hasta las celdas de la batería. Es altamente técnico y enfocado, pero también existe este proceso de simulación y evaluación de los impactos ambientales.

 

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