Por qué cuesta tanto reciclar las baterías de vehículos eléctricos

Por María Villén Guzmán, Juan Manuel Paz García, María del Mar Cerrillo González. Universidad de Málaga

La batería de iones de litio ha sido uno de los avances tecnológicos de mayor impacto en la sociedad actual. Tanto es así, que sus creadores (Goodenough, Whittingham y Yoshino) recibieron en 2019 el Premio Nobel de Química en reconocimiento a la importancia de estas baterías que se comercializan desde 1991.

En las últimas tres décadas, las baterías de iones de litio han ido desplazando al resto de baterías recargables en, prácticamente, todos los aparatos electrónicos portátiles: teléfonos móviles, ordenadores, electrodomésticos y herramientas. Además, estos acumuladores están impulsando la actual revolución del sector del transporte al ser componentes clave en los vehículos eléctricos e híbridos, incluyendo las motocicletas, bicicletas y patinetes.

Una producción creciente destinada al transporte

La industria de baterías de iones de litio crece cada año. Según la Unión Europea, en 2021 las baterías puestas en el mercado por la industria de la movilidad serán aproximadamente 20 veces las que se producían en 2010.

El cambio al vehículo eléctrico aumentará aun más la producción de estas baterías, ya que se estima que el 55 % de los vehículos nuevos serán eléctricos en 2030.

Existe un gran impulso legislativo por parte de los gobiernos europeos para fomentar el cambio. Un ejemplo es el reciente plan MOVES para la recuperación del sector automovilístico tras la crisis del COVID-19.

El auge de esta tecnología lleva asociada la necesidad urgente de desarrollar procesos de reutilización y reciclado que eviten la creciente acumulación de basura tecnológica. Nos tenemos que poner las pilas con el reciclado de estas baterías si queremos alcanzar de verdad el objetivo de movilidad eficiente y sostenible.

La importancia del reciclado de las baterías

El reciclado de las baterías persigue dos objetivos:

• Disminuir el impacto negativo de los residuos sobre el medioambiente.

• Reutilizar los materiales que componen las baterías para promover tanto la producción sostenible como la economía circular.

Algunos de los componentes esenciales de las baterías de iones de litio, como el cobalto, el fósforo o el grafito natural, son considerados de gran valor desde el punto de vista económico o por motivos de disponibilidad. Por tanto, estas sustancias están incluidas en la lista de materias primas críticas de la Unión Europea.

Dada la creciente demanda de baterías, componentes como el níquel, el manganeso o el propio litio son hoy fuertes candidatos a formar parte de esa lista en los próximos años.

Ni que decir tiene que fomentar el reciclado de estos materiales puede contribuir también a disminuir las injusticias sociales y climáticas asociadas a la industria de la minería ilegal, como por ejemplo, las de algunas minas de cobalto en el Congo.

Tipos de baterías de iones de litio

Las baterías se pueden clasificar según diferentes aspectos. En lo referente a la geometría, se pueden encontrar lotes de celdas en formato cilíndrico, al estilo de las clásicas pilas AA, o en formato prismático, como las que encontramos en los teléfonos móviles.

Sin embargo, al hablar de tipo de batería, normalmente nos referimos a los tipos según su composición química. A pesar de llevar casi 30 años en el mercado, las baterías de iones de litio y las tecnologías hermanas están en pleno desarrollo y cada año aparecen nuevas baterías con propiedades mejoradas. Por ejemplo, con más capacidad, una carga más rápida o estabilidad en un intervalo de temperaturas más amplio.

El hecho de que las baterías existan en tantos formatos y químicas diferentes es uno de los principales escollos para el desarrollo de tecnologías de reciclado.

Reciclado de baterías: presente y futuro

Afortunadamente, cada vez son más las empresas que se dedican al reciclaje a nivel industrial de estas baterías. Hoy en día, los procesos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos son los más empleados. La mayoría se centran en la recuperación de cobalto y níquel, por ser los elementos de mayor rendimiento económico.

En nuestro grupo de investigación en Ingeniería Química y Ambiental trabajamos en el desarrollo de una técnica innovadora basada en la combinación de la extracción hidrometalúrgica con métodos electroquímicos y membranas de intercambio iónico.

En las celdas electrodialíticas se busca la extracción de los componentes revalorizables de los residuos de batería, así como la separación selectiva de estos para su posterior reutilización.

La descripción de la técnica y los primeros resultados experimentales están recogidos en nuestro estudio publicado en Applied Sciences.

Aunque son numerosas las investigaciones que se dirigen hacia el desarrollo de técnicas de reciclado más eficientes, aun nos queda un largo camino por recorrer para alcanzar una economía circular real en el sector de las baterías.

El desarrollo de normativa que contemple las peculiaridades de las baterías de iones de litio, el apoyo a la investigación en el área y, por supuesto, la colaboración ciudadana a la hora de depositar sus residuos tecnológicos en un punto limpio son aspectos clave para el reciclaje eficaz de las baterías. Esto contribuirá a un desarrollo sostenible de la electrónica portátil y el vehículo eléctrico.