Un equipo del instituto de investigación de metales sueco SWERIM ha descrito un proceso de reducción de los metales fundidos durante el reciclaje de los electrodos de las baterías, que es capaz de recuperar el cobalto, el níquel, el manganeso y el litio de forma simultánea, reduciendo significativamente el coste final. Su mayor ventaja es que puede recuperar el 100% de los materiales sin necesidad de inversión en nuevas instalaciones. La siguiente fase de la investigación exige pasar de la escala de laboratorio a la escala industrial para verificar su viabilidad técnica y económica.
El artículo sobre el trabajo del equipo de investigación ha sido publicado en la revista Journal of Power Sources, donde se describe el proceso químico que lleva a la obtención de estos resultados. Los investigadores aseguran que la fundición y la posterior reducción de los materiales de los electrodos de las baterías de litio pueden recuperar simultáneamente, como fundición, las aleaciones de cobalto (Co), níquel (Ni) y manganeso (Mn) y, simultáneamente el litio (Li), concentrado como polvo de combustión como haluros de litio volátiles (LiF y LiCl) que posteriormente puede recuperarse de la chimenea del horno.
A escala de laboratorio, el proceso se basa en la reducción de la fundición en la que el óxido se convierte de nuevo en el metal elemental del que procede. El ambiente se logra mediante la combustión incompleta en un horno sin aire que produce monóxido de carbono. El conjunto de materiales fundidos, se reduce introduce en un horno vertical en una atmósfera de argón a 1.550 ºC. Allí el óxido de cobalto Co2O3 del LiCoO2, con y sin presencia de haluros (fluorita, CaF2 y el cloruro de calcio CaCl2), se reduce directamente a cobalto en forma metálica. Paralelamente, el óxido de litio (Li2O) del LiCoO2 pasa a convertirse en vapor de metal de litio. La ausencia de escoria permite una recuperación de casi el 100% de Co, Ni y Mn en sus respectivas aleaciones y una recuperación de casi el 100% de litio en el polvo de combustión, que se deposita en la chimenea.
Proceso a escala de laboratorio del instituto de investigación de metales SWERIM, en Suecia. Imagen: Journal of Power Sources.
El hecho de no añadir otros materiales en forma de escoria durante el proceso de reducción por fusión, distingue técnicamente este proceso de otros de reducción por fusión industrial. En estos es inevitable una fase de escoria que evita la oxidación de la aleación fundida y es necesario para el refinado posterior. La presencia de escoria tiene como consecuencia la retención de parte del Co, Ni, Mn y Li debido a la propia naturaleza inherente de este proceso.
Según los investigadores, el proceso pirometalúrgico propuesto es económico y respetuoso con el medioambiente. Podría recuperar el cobalto, el níquel, el manganeso y el litio simultáneamente y con altos rendimientos. Otra de sus ventajas es que podría integrarse en la infraestructura industrial existente, lo que significa un gran ahorro en inversiones económicas para las empresas que se dedican al reciclaje de baterías. Un mix energético en el que predomine el uso de fuente de energía renovable, como es el caso de lo que ocurre en Suecia.
En el artículo se proporciona información técnica para el desarrollo del proceso de recuperación del Co, Ni, Mn y Li a partir de los materiales de electrodos de las baterías. Sin embargo, la escala de las pruebas realizadas es bastante pequeña y los resultados obtenidos se limitan al laboratorio. Según concluye el propio texto, "Para proporcionar una mejor referencia para su implementación industrial, el proceso de fundición propuesto debe demostrarse a escala piloto".
