Los procesos de reciclaje de baterías son esenciales para garantizar la sostenibilidad de la nueva movilidad eléctrica. Dentro de este campo estratégico y esencial, una investigación realizada China ha conseguido desarrollar un método mediante un sistema mecanoquímico que permite extraer litio de las baterías tipo LiFePO4, cuando estas han llegado a su final de vida útil.
Durante el proceso de reciclaje se ha conseguido generar Li3PO4, aspecto que abre la puerta a oportunidades de negocio que, junto con otros productos químicos obtenidos durante los procesos de desmantelamiento de las baterías, sirve de incentivo para efectuar las tareas de reciclaje.
El uso de baterías de fosfato de hierro y litio se está generalizando ampliamente entre los fabricantes de automóviles eléctricos. Este tipo de baterías tienen ventajas constatadas respeto a las baterías con base de níquel y cobalto, aspecto demostrado en un estudio Thermally modulated lithium iron phosphate batteries for mass-market electric vehicles publicado en enero de 2021 en Nature Energy, realizado por Yang, XG., Liu, T. y Wang, CY.
El problema de las baterías de litio reside en la dificultad de los procesos de reciclaje de las celdas de baterías con esta tecnología que, a día de hoy, son aún limitados. Según declaraciones del investigador Kang Liu de la Universidad de Tsinghua, recogidas por Chemistry World, «la pirometalurgia puede requerir una alta temperatura de reacción lo que implica un alto consumo de energía y liberación de gases de combustión. La hidrometalurgia requiere reactivos de base ácida que pueden producir aguas residuales que contengan metales pesados. En la actualidad la investigación en biometalurgia todavía está en una etapa de investigación científica«.
El reto del reciclaje
Para afrontar los retos derivados del reciclaje de baterías, los investigadores han buscado una nueva forma de afrontar el problema. En primer lugar, descargan las baterías gastadas por completo en una solución a base de NaCl saturada. Con esto se evita que se quemen mientras se separa de forma manual el cátodo, el ánodo y el separador de plástico.
Posteriormente se aplasta el cátodo para que cualquier lámina de aluminio se pudiera separar mediante una pantalla de malla. Tras esto, el equipo de investigadores utilizó la mecanoquímica para tratar el polvo de material del cátodo restante (C/LiFePO4) con un agente oxidante de fase sólida, en su caso el persulfato de sodio (Na2S2O8).
Tras diferentes procesos químicos, al recuperar cada producto las aguas residuales que se general con todo el proceso son reciclables. Según Liu, explica cuál es una de las partes más desafiantes de todo el proceso a Chemistry World identificando «el desmontaje de las baterías de iones de litio como la parte más difícil del proyecto, porque el electrolito y el disolvente orgánico se volatilizarán durante el proceso de reciclaje en condiciones de laboratorio. Si esto no se lleva a cabo en una campana extractora, puede causar daños al operador«.
Reciclaje como alternativa
La mayor producción de automóviles para satisfacer una demanda que excede al producción mundial de coches eléctricos, implica una mayor demanda de baterías de iones de litio, por lo que se necesitan materias primas para la fabricación de nuevas celdas de baterías.
Por este motivo toda posibilidad que permita recuperar los componentes esenciales de las baterías ahorran complicados, costosos y peligrosos métodos de extracción y procesamiento de las materias primas, minimizando la explotación de los recursos naturales.
Según Liu, «en la actualidad, la fuerza impulsora para el reciclaje de residuos de baterías de litio es el beneficio económico que genera«. Pero más allá del propio valor económico de los recursos y productos extraídos de las baterías usadas, es importante desarrollar métodos de reutilización de estos componentes a través de una industria potente que permita cerrar el círculo de la vida de las baterías, evitando que estas se conviertan en un problema una vez finalizado su ciclo de vida.
Investigaciones como las de Yang, XG., Liu, T. y Wang, CY, son un paso adelante en la dirección correcta para garantizar la sostenibilidad del sistema sobre el que se está desarrollando la nueva movilidad.
Fuente | Nature Energy
