Socios de las comunidades industrial y científica quieren demostrar conjuntamente que los componentes más valiosos de las baterías de tracción pueden recuperarse y reutilizarse varias veces seguidas mediante el reciclaje.
El consorcio de investigación HVBatCycle tiene como objetivo mantener los metales del cátodo, el electrolito y el grafito permanentemente en un ciclo cerrado de materiales (circuito cerrado).
Bajo la dirección del Grupo Volkswagen, TANIOBIS GmbH, J. Schmalz GmbH y Viscom AG colaboran con investigadores de la Universidad RWTH de Aquisgrán, la Universidad Técnica de Braunschweig y el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Superficies y Películas Finas (IST) durante tres años para investigar y desarrollar los procesos necesarios. El proyecto está financiado por el Ministerio Federal de Economía y Acción Climática.
Michael Kellner, Secretario de Estado Parlamentario: “La producción europea de baterías sólo puede tener éxito si se centra en la sostenibilidad en el mayor número posible de ámbitos. Las baterías sostenibles son cruciales para una transición energética y de transporte que se guíe por altos estándares medioambientales y sociales.”
Sebastian Wolf, director de operaciones de Battery Cell en Volkswagen AG, explicó: “El reciclaje de las baterías y de los rechazos de producción contribuye de forma decisiva a asegurar el suministro de materias primas para nuestras fábricas previstas. A través del proyecto HVBatCycle, se está preparando una visión holística de los procesos de reciclaje y, por tanto, la implantación del ciclo cerrado de materiales de baterías.”
Ciclo cerrado de materias primas y reciclaje múltiple
Para tener que utilizar menos materiales procedentes de fuentes primarias, como minas o salinas, las materias primas esenciales deben recuperarse no sólo una vez, sino varias. Para ello, las celdas de las baterías fabricadas con material reciclado se vuelven a reciclar, con lo que también se demuestra que incluso las múltiples tiradas de reciclaje no influyen en la calidad del material.
Cerrar el ciclo requiere complejos procesos interdisciplinarios. Para que el reciclaje sea eficiente y razonable desde el punto de vista ecológico y económico, todos los procesos deben estar coordinados entre sí para producir materiales secundarios clasificados y de alta calidad bajo los más altos requisitos de seguridad. Se trata, sobre todo, de la escalabilidad y la eficiencia económica.
Independencia por la descentralización, ventajas por el uso de materiales secundarios
El proyecto del consorcio se centra en la ruta de reciclaje mecánico-hidrometalúrgico, que se caracteriza por sus bajos requisitos energéticos y la posibilidad de una distribución descentralizada comparativamente sencilla de determinados procesos de reciclaje en Europa.
Esto favorece una economía circular local y asegura materias primas estratégicamente importantes, lo que reduce significativamente la dependencia de Europa de otras regiones del mundo.
El proyecto HVBatCycle tiene como objetivo identificar procesos eficientes y soluciones innovadoras que garanticen el establecimiento de una cadena de valor de extremo a extremo con una alta eficiencia económica y, al mismo tiempo, maximizar el reciclaje y la eficiencia energética y minimizar el impacto medioambiental.
Automatización de los procesos de desmontaje y recuperación del material de los electrodos
Los enfoques de desarrollo innovadores concretos consisten en una descarga orientada a la demanda -es decir, optimizada económicamente- y un desmantelamiento ampliamente automatizado de los sistemas de baterías en declive hasta el nivel de las celdas o los electrodos.
Esto incluye también una separación casi sin pérdidas del material activo y de las láminas portadoras, así como la recuperación del grafito y de los componentes altamente volátiles del electrolito.
En el siguiente procesamiento hidrometalúrgico de la “masa negra”, que consiste en grafito y metales de la batería, utilizando agua y disolventes químicos, la atención se centra en la extracción temprana y selectiva del litio en forma soluble, así como en la lixiviación, la precipitación y el refinado de los metales contenidos como un concentrado de hidróxido mixto.
Aquí, en relación con la síntesis renovada del material activo catódico, se investigará si la separación de los compuestos metálicos es realmente necesaria para producir un nuevo material catódico de alto rendimiento.
Los trabajos de investigación sobre el procesamiento del electrolito y el grafito pretenden demostrar, mediante el desarrollo de procesos adecuados, que los componentes importantes del electrolito y el grafito también pueden procesarse de forma eficiente y volver a utilizarse con una calidad adecuada para las baterías en la producción de células. Todos los pasos del proceso van acompañados de un análisis del ciclo de vida ecológico y económico.
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