La industria del reciclaje de baterías de vehículos eléctricos (EV) aún está en pañales, ya que la mayoría de los EV han estado en la carretera por menos de cinco años. Pero para 2040, podría haber aproximadamente 200 000 toneladas métricas de baterías de iones de litio que deben desecharse, reciclarse o reutilizarse.
Sin un reciclaje robusto, el mundo enfrenta un problema altamente tóxico en sus manos. Con él, los beneficios medioambientales de los vehículos eléctricos aumentan aún más.
La importancia del reciclaje de baterías de vehículos eléctricos
Las baterías de iones de litio son el componente clave en un vehículo eléctrico. Son el componente más caro de los vehículos eléctricos y requieren una cadena de suministro que puede tener costos ambientales y de derechos humanos.
Si bien los vehículos eléctricos no emiten gases de efecto invernadero durante su funcionamiento, el proceso de fabricación puede contribuir hasta en un 25 % de las emisiones totales de calentamiento global en el ciclo de vida del vehículo.
Mantener las baterías de iones de litio fuera de los vertederos es esencial debido a su toxicidad e inflamabilidad. Reciclar y reutilizar las baterías de los vehículos eléctricos puede desempeñar un papel importante en la reducción de la necesidad de litio, cobalto y níquel nuevos. La extracción de estos materiales tiene impactos negativos en el medio ambiente y las comunidades locales, incluida la contaminación del suelo, el aire y el agua.
Desafíos para el reciclaje
La química de la batería EV varía de un modelo a otro. Si bien las baterías de iones de litio han estado en uso comercial desde 1991, la tecnología aún está cambiando rápidamente, pero cómo se verán las baterías EV en 2030 es una pregunta abierta.
Otro desafío son las diversas formas en que se presentan las baterías. A diferencia de las baterías ordinarias, las baterías de vehículos eléctricos no tienen tamaños ni formas uniformes. Más bien, las celdas de batería individuales están dispuestas en módulos que a su vez están organizados en un paquete sellado con pegamentos casi irrompibles.
Con tantos factores de forma diferentes, desmontar y reciclar cada uno puede llevar horas, elevando el costo de los materiales hasta el punto en que actualmente es más barato para los fabricantes comprar materiales nuevos que reciclados.
Reutilizar antes de reciclar
Las baterías pierden aproximadamente el 2,3 % de su capacidad de energía al año, por lo que una batería de 12 años podría tener el 76 % de su capacidad de almacenamiento original.
El almacenamiento de energía, una industria en auge en sí misma, puede reutilizar estas baterías después de que el vehículo eléctrico haya llegado al final de su vida útil. Se pueden utilizar como dispositivos de almacenamiento de energía en residencias, como almacenamiento a gran escala para proporcionar resiliencia a la red eléctrica o incluso para alimentar robots. La reutilización puede duplicar la vida útil de las baterías, momento en el que se pueden reciclar.
El proceso de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos
Actualmente, el reciclaje de baterías se realiza un paquete a la vez. Primero se deben romper los pegamentos de los paquetes para acceder a las celdas individuales. Luego, las células pueden quemarse o disolverse en un charco de ácido, produciendo un bulto de materiales carbonizados o una mezcla de materiales potencialmente tóxicos.
La quema requiere inmensas cantidades de energía, mientras que el uso de solventes presenta riesgos para la salud. Otros métodos menos dañinos o que consumen mucha energía, como el uso de agua, aún se encuentran en la etapa de investigación y desarrollo. Actualmente, el desmontaje manual simple produce una tasa más alta (80 %) de recuperación de materiales que el fuego o los solventes.
Los recicladores extraen el valioso cobalto y níquel de las baterías, ya que el litio y el grafito están demasiado disponibles. A medida que surgen nuevos productos químicos, especialmente aquellos que buscan reducir el uso de cobalto, es posible que se pierda una de las principales fuentes de ingresos de los recicladores. Otra fuente de ingresos en el proceso de reciclaje puede ser reciclar el ánodo y el cátodo de una batería intactos, en lugar de descomponerlos en sus componentes.
Políticas para el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos
Ya existe una amplia legislación que cubre la fabricación, el uso y el reciclaje de baterías de iones de litio. Estos se pueden expandir fácilmente para hacer que las baterías EV formen parte de una economía circular.
etiquetado
El etiquetado es clave para un reciclaje eficiente. La mayoría de los paquetes de baterías de vehículos eléctricos no contienen información sobre la química del ánodo, el cátodo o el electrolito, lo que significa que los recicladores no saben nada.
Al igual que el código de identificación de resina (el número dentro del triángulo) en los plásticos, las etiquetas de contenido en las baterías permitirán clasificarlas y procesarlas mecánicamente, lo que reducirá los costos y mejorará las tasas de reciclaje.
La Sociedad de Ingenieros Automotrices con sede en EE. UU., que estableció estándares para la infraestructura de carga de baterías, también recomendó el etiquetado.
estándares de diseño
Para muchos productos, las consideraciones sobre el final de la vida útil recaen sobre el consumidor, no sobre el fabricante. La incorporación de estándares de diseño en el proceso de fabricación es difícil en una industria incipiente y disruptiva como la de los vehículos eléctricos.
Sin embargo, los estándares de diseño eventualmente surgirán por medio de la regulación gubernamental o dentro de la propia industria. Ya son una parte exitosa de los esfuerzos de reciclaje en mercados maduros como el aluminio, el vidrio, los catalizadores de automóviles y las baterías de plomo-ácido.
ubicación conjunta
Las baterías son pesadas y caras de enviar, por lo que producirlas cerca de los centros de fabricación de automóviles es otra consideración.
La ubicación conjunta de las industrias de reciclaje de baterías con la fabricación de vehículos eléctricos puede reducir en gran medida el costo de los vehículos eléctricos y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero durante su ciclo de vida.
Cerrando el ciclo
El reciclaje de baterías de plomo-ácido debería dar a los fabricantes de baterías de vehículos eléctricos, recicladores y legisladores un modelo a imitar. Actualmente, entre el 95 y el 99 % de las baterías de plomo-ácido se reciclan, en gran parte porque están hechas de una mezcla estándar de materiales encerrados en una sola caja.
Con mejoras en las tecnologías y una mejor coordinación de todo el ciclo de vida de las baterías de iones de litio, la Unión de Científicos Preocupados predice que Estados Unidos puede reducir su dependencia de la demanda de recursos extraídos de fuentes extranjeras entre un 30 % y un 40 % para 2030.
Cerrar el ciclo entre la fabricación y el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos hará que los vehículos eléctricos sean una alternativa aún más sostenible a los automóviles que funcionan con gasolina.
