Con el aumento explosivo de la demanda de vehículos eléctricos en las próximas décadas, también ha crecido la necesidad de una manera de reciclar las baterías usadas. Algunos fabricantes de baterías y expertos en reciclaje han comenzado a trabajar juntos para resolver este problema inminente. El objetivo principal es hacer que el reciclaje de la batería sea competitivo y rentable.
Las baterías de litio se utilizan para suministrar energía a diferentes dispositivos, como automóviles, redes eléctricas, ordenadores portátiles, etc., y contienen metales preciosos y otros materiales que se pueden reciclar, procesar y reutilizar. Las baterías de litio alimentan la vida de millones de personas cada día.
El fosfato férrico de litio (LiFePo4 o LFP) es uno de los tipos de baterías de iones de litio más seguros del mercado. La tensión nominal de una celda LFP es de 3,2V (baterías de plomo-ácido: 2V/celda). Por lo tanto, una batería LFP de 12,8 V se compone de cuatro células en serie, y una de 25,6 V, ocho células en serie.
La batería LiFePo4 no necesita estar plenamente cargada para su uso. Su principal beneficio consiste en que incluso puede aumentar la vida útil cuando se utiliza sin una carga completa. Entre otras ventajas existen un buen rendimiento del ciclo, un amplio rango de temperaturas de funcionamiento, baja resistencia interna y alta eficiencia. La eficiencia de la energía solar puede ser crucial en situaciones como la desconexión de la red. Puede alcanzar un 92% la eficiencia energética de las baterías LiFePo4. Más aún, una batería LiFePo4 todavía puede alcanzar una eficiencia del 90% en condiciones de descarga poco profunda.
Los científicos consideran que el litio es una sustancia intensiva en energía, ya que contiene una gran potencia en relación con su tamaño y peso. Los conceptos más comunes relacionados con las baterías son la densidad de energía y la densidad de potencia. La densidad de energía, medida en vatios-hora por kilogramo, es la energía que la batería puede almacenar. La densidad de potencia, que se mide en vatios por kilogramo, es la cantidad de energía que pueden generar las baterías de iones de litio mediante reacciones químicas. Cuando las baterías se descargan y cargan, los iones de litio se mueven de ida y vuelta entre el cátodo y el ánodo del electrolito dentro de las baterías. Sin embargo, esto puede ser peligroso, ya que puede causar incendios o explosiones si no se cargan correctamente.
Una de las principales razones de la recuperación de las baterías de litio tiene que ver con sus efectos negativos en el medio ambiente, que contaminan el suelo y las aguas subterráneas, amenazando los ecosistemas y la salud humana. La extracción de litio está vinculada a la disminución de la vegetación, el aumento de la temperatura y el incremento de la sequía en la zona de reserva nacional. La desventaja política de la explotación del litio reside en que el 50% de la producción mundial de cobalto procede de la República Democrática del Congo y está relacionada con conflictos armados, explotación ilegal, violaciones de los derechos humanos y prácticas perjudiciales para el medio ambiente.
El reciclaje de las baterías aporta beneficios políticos y económicos, además de disminuir la cantidad de materiales que entran en vertederos. La vida de reciclaje múltiple reduce la contaminación medioambiental y la demanda de materiales minerales.
A medida que el mundo espera con interés la transición a los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía renovable, se ha convertido en una preocupación dónde y cómo aprovechar las baterías existentes. Con el fin de resolver el problema de la escasez de materiales, las fábricas de baterías de todo el mundo están buscando reciclar las baterías usadas. Los principales desafíos que plantea el reciclaje de las baterías de litio existentes se deben a factores económicos. «Son muchas las razones por las que el reciclaje de baterías de iones de litio todavía no ha pasado a ser una práctica universalmente aceptada «, afirma Linda L. Gaines, del Laboratorio Nacional de Argonne.
Los fabricantes de vehículos eléctricos, como Nissan, han comenzado a reutilizar y readaptar las baterías de diferentes maneras para ayudar a reducir tanto el consumo de energía durante la extracción como los residuos generados al final de la vida útil de cada batería. Algunos laboratorios y científicos también han estado trabajando en el perfeccionamiento de métodos de reciclaja más eficaces a fin de estandarizar una forma ecológica de reciclar las baterías. Los materiales recuperados y renovados de las baterías viejas pueden utilizarse para fabricar unas nuevas, reduciendo así los costos de fabricación.
La mayoría de estos «planes» se encuentran en su fase inicial, pero la demanda del mercado está creciendo rápidamente. El objetivo es alentar a los empresarios a encontrar soluciones innovadoras de recoger y almacenar baterías de litio desechadas y transportarlas a centros de reciclaje para convertirlas en unas nuevas. Sería mejor reciclar la batería en lugar de los materiales en su interior. A medida que los vehículos eléctricos entran en la industria automotriz, necesitamos encontrar una manera de recuperar las baterías de litio, que se pueden utilizar adecuadamente en la ingeniería y fabricación para alimentar las máquinas.
Tanto General Motors como Audi planean fabricar vehículos eléctricos en la próxima década, y muchas otras grandes compañías de automóviles están siguiendo su ejemplo. General Motors ha anunciado que tiene previsto dejar de vender vehículos impulsados por gas para 2035. Asimismo, el objetivo de Audi es detener la producción de tales vehículos para 2033. De hecho, según Bloomberg NEF, para 2040 serán eléctricos dos tercios de los vehículos de pasajeros vendidos en el mundo.
China es ahora el mayor productor de baterías de litio, y posteriormente también está a la cabeza en el reciclaje de ellas. Los minerales extraídos se procesan principalmente en China y luego se transportan a otras fábricas de todo el mundo que producen baterías para vehículos eléctricos.
Empresas emergentes estadounidenses como Ascend elements afirman que pueden convertir baterías de iones de litio gastadas en unas mejores que las nuevas, con vida útil más larga, carga más rápida y menos contaminantes. La empresa extrae miles de libras de baterías de iones de litio de teléfonos móviles, herramientas eléctricas, ordenadores portátiles y vehículos eléctricos, y las tritura para darles una nueva vida a las células energéticas gastadas, así haciendo que los vehículos eléctricos sean más sostenibles y baratos. Una vez que el material triturado pasa por una serie de tamices, sale como un polvo fino llamado «sustancia negra». También recicla casi el 100% de los metales y no produce residuos tóxicos. Con soluciones como ésta, las celdas energéticas recicladas también podrían proporcionar a los Estados Unidos una medida adicional de independencia energética.
Mejorar del reciclaje de las baterías de litio y, por último, hacer reutilizables sus componentes, reinfundirá valor a las baterías de litio existentes, ya que puede dar una segunda vida a las partes más valiosas de las baterías de litio, como el cátodo y el ánodo. Esto podría compensar en gran medida la energía, los residuos y los costos relacionados con su fabricación. A medida que la demanda de vehículos eléctricos siga aumentando en las próximas décadas, también crecerá la necesidad de una manera de reciclar sus baterías.