A finales de este año, la empresa canadiense Li-Cycle comenzará a construir una planta de 175 millones de dólares en Rochester, N.Y., en los terrenos de lo que solía ser el complejo de Eastman Kodak. Cuando esté terminada, será la mayor planta de reciclaje de baterías de iones de litio de Norteamérica.
La planta tendrá una capacidad eventual de 25 kilotones métricos de material de entrada, recuperando el 95% o más del cobalto, níquel, litio y otros elementos valiosos a través del proceso de la compañía de cero aguas residuales y cero emisiones.
“Seremos una de las mayores fuentes domésticas de níquel y litio, así como la única fuente de cobalto en los Estados Unidos”, dice Ajay Kochhar, cofundador y director general de Li-Cycle.
Fundada a finales de 2016, la empresa forma parte de una industria en auge centrada en evitar que decenas de miles de toneladas de baterías de iones de litio entren en los vertederos. De las 180.000 toneladas métricas de baterías de iones de litio disponibles para su reciclaje en todo el mundo en 2019, sólo poco más de la mitad fueron recicladas. A medida que aumenta la producción de baterías de iones de litio, también aumenta el interés por el reciclaje.
Según la empresa londinense Circular Energy Storage, una consultoría que hace un seguimiento del mercado de reciclaje de baterías de iones de litio, unas 100 empresas de todo el mundo reciclan baterías de iones de litio o tienen previsto hacerlo pronto.
La industria se concentra en China y Corea del Sur, donde también se fabrican la gran mayoría de las baterías, pero hay varias docenas de empresas de reciclaje en América del Norte y Europa.
Además de Li-Cycle, esa lista incluye a Northvolt, con sede en Estocolmo, que está construyendo conjuntamente una planta de reciclado de baterías de vehículos eléctricos con la empresa noruega Hydro, y Redwood Materials, que tiene un alcance más amplio de reciclado de desechos electrónicos.
Estos inicios tienen como objetivo automatizar, racionalizar y limpiar lo que ha sido un proceso de trabajo intensivo, ineficiente y sucio. Tradicionalmente, el reciclaje de baterías implica quemarlas para recuperar algunos de los metales, o bien moler las baterías y tratar la “masa negra” resultante con disolventes.
El reciclaje de baterías no sólo tiene que ser más limpio, sino que también tiene que ser fiable y rentable, dice Jeff Spangenberger, director del ReCell Center, una colaboración de investigación sobre el reciclaje de baterías apoyada por el Departamento de Energía de los Estados Unidos.
“Reciclar las baterías es mejor que extraer nuevos materiales y desechar las baterías”, dice Spangenberger.
“Pero las empresas de reciclaje tienen problemas para obtener beneficios. Necesitamos hacerlo rentable, para que la gente tenga un incentivo para devolver sus baterías”.
Figura 1. Los trabajadores clasifican las baterías de iones de litio en las instalaciones de reciclaje de Li-Cycle cerca de Toronto. Foto cortesía de: IEEE Spectrum
Li-Cycle funcionará en un modelo de “sitios y centros”, con los sitios manejando el procesamiento preliminar de las baterías viejas y los desechos de las baterías, y la masa negra alimentando un centro ubicado estratégicamente para el procesamiento final en materiales de grado de batería. El primer sitio de la compañía está cerca de Toronto, donde Li-Cycle tiene su sede; un segundo sitio acaba de abrirse en Rochester, donde el futuro centro está previsto que se abra en 2022.
Los ingenieros de Li-Cycle mejoraron iterativamente el reciclaje hidrometalúrgico tradicional, dice Kochhar. Por ejemplo, en lugar de desmontar un paquete de baterías de EV en celdas y descargarlos, separan el paquete en módulos más grandes y los procesan sin descargarlos.
Cuando se trata de la química de las baterías, Li-Cycle es agnóstico. Las baterías de óxido de níquel, manganeso y cobalto son tan fáciles de reciclar como las basadas en el fosfato de hierro y litio.
“No hay uniformidad en la industria”, señala Kochhar. “No conocemos la química exacta de las baterías, y no necesitamos saberlo”.
¿Cuántas baterías necesitarán ser recicladas?
En sus presentaciones, Kochhar se refiere a un “tsunami entrante” de baterías de iones de litio gastadas. Con la previsión de que las ventas mundiales de los vehículos eléctricos aumenten de 1,7 millones en 2020 a 26 millones en 2030, es fácil imaginar que pronto estaremos inundados de baterías gastadas.
Pero las baterías de iones de litio tienen una larga vida útil, dice Hans Eric Melin, director de Circular Energy Storage. “El treinta por ciento de los vehículos eléctricos usados del mercado estadounidense se encuentran ahora en Rusia, Ucrania y Jordania, y la batería llegó como pasajera en ese viaje”, dice Melin. Las baterías de EV también pueden ser reutilizadas como almacenamiento estacionario. “Todavía hay mucho valor en estos productos [usados]”, dice.
Melin estima que los Estados Unidos tendrán alrededor de 80 kilotones métricos de baterías de iones de litio para reciclar en 2030, mientras que Europa tendrá 132 kilotones métricos.
“Cada empresa [de reciclaje] está estableciendo una planta con miles de toneladas de capacidad, pero no se puede reciclar más material del que se tiene”, señala.
Figura 2. Los materiales que se pueden recuperar de una batería de iones de litio incluyen varios metales y plásticos. Foto cortesía de: IEEE Spectrum
Spangenberger de ReCell está de acuerdo en que la necesidad de aumentar la capacidad de reciclaje de la batería no será apremiante por un tiempo. Por eso la investigación de su grupo se centra en proyectos a largo plazo, incluyendo el reciclaje de cátodos directos.
El reciclado tradicional descompone el cátodo en sal metálica, y reformar la sal de nuevo en cátodos es caro. ReCell planea demostrar un método rentable para reciclar polvos de cátodo este año, pero pasarán otros cinco años antes de que esos procesos estén listos para una aplicación de gran volumen.
Incluso si el tsunami de las baterías no ha llegado todavía, Kochhar dice que los fabricantes de electrónica de consumo y de vehículos eléctricos están interesados en los servicios de Li-Cycle ahora.
“A menudo, están presionando a sus proveedores para que trabajen con nosotros, lo que ha sido genial para nosotros y realmente interesante de ver”, dice Kochhar.
“Los investigadores que participan en el reciclaje son muy apasionados por lo que hacen – es un gran desafío técnico y quieren descubrirlo porque es lo correcto”, dice Spangenberger. “Pero también hay que hacer dinero, y esa es la atracción.”
Noticia tomada de: IEEE Spectrum / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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