07 Ago RECICLADO DE BATERÍAS: ECONOMÍA CIRCULAR DE PRESENTE Y FUTURO

El reciclado de baterías es esencial para minimizar el impacto ambiental y maximizar la eficiencia del uso de recursos.

En relación con la movilidad eléctrica, es crucial el reciclado, desde el punto de vista de aprovechamiento de recursos escasos y por principio de economía circular.

Existen múltiples tipos de baterías de litio, que abarcan campos desde la pequeña electrónica a vehículos eléctricos de un tamaño considerable, lo que dificulta en parte el reciclado y procesamiento de los materiales.

Actualmente, en la Unión Europea se siguen las directivas Battery Directive (2006/66/CE) y Waste from Electrical and Electronic Equipment (WEEE) (2012/19/EU), que regulan la recogida, el transporte y el reciclado de las baterías.

Respecto al manejo y transporte, son tareas con elevado nivel de riesgo, ya que las baterías contienen elementos tóxicos y que además pueden producir un conjunto de reacciones exotérmicas en cascada si se manipulan de manera incorrecta. Además, un excesivo estrés mecánico o térmico pude producir cortocircuitos.

A continuación, se describen los distintos procesos y etapas del reciclado de baterías de litio.

1. Tratamiento previo

Descarga

El primer paso es descargar totalmente las baterías antes de comenzar a manipularlas para así evitar cortocircuitos y pérdidas de componentes. Para ello se someten a baños de sales (NaCl típicamente) o a procesos de criogenia (mediante nitrógeno líquido).

Desmontado, clasificación y trituración

Una vez descargadas las baterías se separan sus componentes, siendo el objetivo principal las partes metálicas. También se busca el máximo aprovechamiento de “black mass”.

Black mass o masa negra es un término que hace referencia al material oscuro que se obtiene tras el desmontaje y la trituración de las baterías. Es una mezcla de componentes y compuestos metálicos, entre los que se encuentran el litio y el carbono. De esta masa negra se recuperan los materiales que posteriormente serán reciclados.

En este proceso de desmontaje también se aplican algunos tratamientos mecánicos, como flotación u otros tratamientos mineralógicos; y tratamientos térmicos, que se aplican para recuperar el electrolito y desactivar con seguridad sus componentes combustibles. También se elimina el carbono residual mediante pirólisis e incineración para que no interfiera en la recuperación del litio.

2. Recuperación de electrodos

Tras la trituración, los componentes se someten a distintos procesos para separar los electrodos del resto de materiales no metálicos y que no interesan. También se descartan otros metales como el cobre o el aluminio.

Tras la separación de los electrodos se busca la recuperación de los metales valiosos: el litio el cobalto y el níquel.

Hidrometalurgia

A través del proceso de hidrometalurgia, se recuperan productos como NiSO4, CoSO4 y LiCO3. Consiste básicamente en la disolución de componentes metálicos procedentes tanto del ánodo como del cátodo con ácidos minerales, seguida de la separación de dicho metal mediante extracción del disolvente. En ocasiones, se aplican tratamientos térmicos previos como pirólisis o calcinación.

En el proceso se afrontan diversas etapas, y en cada una de ellas se va extrayendo un componente o material distinto hasta obtener litio como resultado final de una larga cadena.

El leaching o degradado es una etapa en la que se emplean distintos ácidos minerales (comúnmente H2SO4) para extraer el grafito en estado sólido. Se puede mejorar este paso mediante el uso de técnicas de ultrasonidos. Tras este paso, se procede a separar los iones metálicos.

El lixiviado es una etapa cuyo objetivo es la eliminación de impurezas mediante ajustes de pH y precipitación. En esta fase se pierden ciertos componentes metálicos.

A continuación, se procede a extraer el manganeso, el cobalto y el níquel mediante precipitación de sales, es decir la extracción de disolvente, que finaliza con la cristalización del Ni y el Co. Para ello se realiza una cristalización por congelación eutéctica (EFC), en la que se consigue la conversión total en agua con solutos solidificados.

Por último, se obtiene el litio. Lo más común es obtenerlo mediante precipitación con carbonato o sulfato de sodio. La concentración de Li en la disolución obtenida afecta directamente a la eficiencia del proceso y a la pureza del litio precipitado.

La hidrometalurgia ofrece una ventaja principal que es la recuperación de materiales lo suficientemente puros como para poder ser utilizados en la producción de nuevas baterías.

Pirometalurgia

Es un proceso metalúrgico que consiste en la formación de aleaciones metálicas de óxidos de baterías de litio en hornos a temperaturas elevadas. Estas temperaturas elevadas permiten la fusión y separación de los distintos componentes minerales. Durante el proceso se produce la fusión, la reducción y la separación de impurezas.

Además de obtener los metales, de obtienen sustancias no deseadas como escoria y gases. Las aleaciones metálicas obtenidas deben ser sometidas posteriormente a un proceso de refinamiento.

Las principales desventajas de este proceso son la alta contaminación medioambiental durante el proceso debida a la emisión de gases tóxicos; la necesidad intrínseca del propio proceso de otros procesos posteriores, como puede ser la hidrometalurgia; y el elevado consumo energético necesario para el desarrollo del proceso.

Conclusión

Estamos ante una oportunidad única de negocio en torno a la obtención del black mass y/o los tratamientos posteriores. Es una oportunidad muy relevante para la economía de cualquier país, dado que estamos hablando al reaprovechar elementos (muchos de los cuales no son producidos de forma autóctona) con un valor muy importante en el mercado.