Los investigadores en el Reino Unido y los Estados Unidos encontraron maneras de reciclar baterías de vehículos eléctricos que pueden reducir drásticamente los costes y las emisiones de carbono, mejorando sostenibles suministros para el crecimiento previsto de la demanda.

Las técnicas, que implican recuperar partes de la batería para que puedan reutilizarse, ayudarían a la industria automotriz a lidiar con las críticas de que, si bien los vehículos eléctricos reducen las emisiones a lo largo de su vida, comienzan con una gran huella de carbono de los materiales extraídos.

A medida que los gobiernos y las regiones buscan asegurar suministros para una aceleración esperada en la demanda de vehículos eléctricos, el descubrimiento podría hacer que materiales valiosos como el cobalto y el níquel duren más. También reduciría la dependencia de China y las difíciles jurisdicciones mineras.

“No podemos reciclar productos complejos como baterías de la misma manera que reciclamos otros metales. Triturar, mezclar los componentes de una batería y la pirometalurgia destruye el valor ”, indicó Gavin Harper, investigador de la Institución Faraday financiada por el gobierno en el Reino Unido.

La pirometalurgia se refiere a la extracción de metales mediante altas temperaturas en hornos, lo que los analistas dicen que no es económico.

Los métodos de reciclaje actuales también se basan en triturar las baterías en trozos muy pequeños, conocidos como “masa negra”, que se procesan en metales como el cobalto y el níquel.

Pasar a la práctica conocida como reciclaje directo, que preservaría componentes como el cátodo y el ánodo, reduciría drásticamente el desperdicio de energía y los costos de producción.

Investigadores de la Universidad de Leicester y la Universidad de Birmingham que trabajaban en el proyecto ReLib de la Institución Faraday encontraron una forma de utilizar ondas ultrasónicas para reciclar el cátodo y el ánodo sin moler y solicitaron una patente.

La tecnología recupera el polvo de cátodo, compuesto de cobalto, níquel y manganeso de la hoja de aluminio, que se pega en la producción de la batería. El polvo del ánodo, que normalmente sería grafito, se separa de la hoja de cobre.

Andy Abbott, profesor de química física en la Universidad de Leicester, aseguró que la separación mediante ondas ultrasónicas daría como resultado un ahorro de costos del 60% en comparación con el costo del material virgen.

En comparación con las tecnologías basadas en hidrometalurgia más convencionales que utilizan líquidos como ácido sulfúrico y agua para extraer materiales, la tecnología ultrasónica puede procesar 100 veces más materiales de batería durante el mismo período, remarcó el académico.

El equipo de Abbott estuvo separando las celdas de la batería manualmente para probar el proceso, pero ReLib está trabajando en un proyecto para usar robots para separar baterías y paquetes de manera más eficiente.

Como se necesita tiempo para acumular suministros y chatarra, Abbott dijo que espera que la tecnología utilice inicialmente chatarra de las instalaciones de fabricación de baterías como materia prima y que el material reciclado se vuelva a incorporar a la producción de baterías.

En Estados Unidos, un proyecto patrocinado por el gobierno en el Departamento de Energía, llamado ReCell , se encuentra en las últimas etapas de demostración de diferentes tecnologías, pero también promete reciclar renovando el cátodo de la batería para convertirla en un nuevo cátodo.

ReCell, dirigido por Jeff Spangenberger, estudió muchos métodos diferentes, incluido el uso de ultrasonidos, pero se centró en métodos térmicos y basados ​​en disolventes.

“Estados Unidos no produce mucho cátodo a nivel nacional, así que si usamos hidrometalurgia o pirometalurgia, tenemos que enviar los materiales reciclados a otros países para convertirlos en cátodos y enviarlos de regreso a nosotros”, afirmó Spangenberger.

“Para que el reciclaje de baterías de iones de litio sea rentable sin requerir una tarifa de eliminación por parte de los consumidores, y para fomentar el crecimiento de la industria del reciclaje, es necesario desarrollar nuevos métodos que generen mayores márgenes de ganancia para los recicladores”.

Existen desafíos para el reciclaje directo, incluidos los productos químicos en constante evolución, dijo Spangenberger. “ReCell está trabajando para separar diferentes químicas de cátodos”.

Las primeras celdas de batería de vehículos eléctricos utilizan cátodos con cantidades iguales de níquel, manganeso y cobalto, o 1-1-1. Eso ha cambiado en los últimos años, con los fabricantes tratando de reducir costos. La química de los cátodos puede ser 5-3-2, 6-2-2 o 8-1-1.

El enfoque del proyecto ReLib del Instituto Faraday es mezclar materiales reciclados y vírgenes para obtener las proporciones requeridas de níquel, manganeso y cobalto.

 

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