Reciclar baterías de litio antiguas es fundamental para aumentar la sostenibilidad de las mismas y reducir la dependencia de la minería, y por ende minimizar el impacto medioambiental que ello produce. Hay fabricantes que ya consiguen reciclar en torno al 95-96 por ciento de las materias primas de las baterías viejas, ¿pero cómo se consigue?
Una batería de litio convencional tiene, además del propio litio que les da nombre, materias primas como níquel, cobalto, manganeso, cobre, aluminio, grafito o hierro. Elementos que, unos más que otros, son relativamente caros. En el caso de las baterías LFP (litio-ferrofosfato), no necesitan níquel ni cobalto, pero siguen teniendo litio, cobre, aluminio y grafito.
Existen varios métodos para recuperar las materias primas originales de la batería antigua. El más avanzado y eficiente se llama hidrometalurgia, y es el que utilizan, por ejemplo, Mercedes-Benz en su nueva planta de Kuppenheim y Redwood Materials, una empresa creada y dirigida por JB Straubel, uno de los fundadores de Tesla.
¿Cómo se recicla la batería de un coche eléctrico?
En el proceso hidrometalúrgico se utiliza una solución acuosa, en lugar de energía térmica (fundición), para disolver y separar los materiales utilizando una variedad de ácidos y disolventes. El proceso tarda unos dos días en completarse y utiliza relativamente poca energía. Además, en el caso de la planta de Mercedes, toda la energía proviene de paneles solares instalados en el techo de la fábrica (350 kW en total). Pero antes de llegar a las transformaciones químicas, hay varios pasos para preparar la batería.
El proceso comienza comprobando el estado de carga de la batería. Las baterías se descargan completamente para evitar cortocircuitos durante el desmontaje. Después se desmontan manual o mecánicamente para separar los módulos, las celdas, el cableado, carcasas metálicas y otros materiales. Muchas baterías deben desmontarse a mano, especialmente si vienen en paquetes completos o todavía van conectadas al dispositivo electrónico que alimentaban (ordenadores portátiles, herramientas eléctricas, etcétera). La idea, no obstante, es automatizar el proceso a medida que aumenta el número de baterías para su reciclaje.
Después, la batería se mete en una trituradora y los fragmentos resultantes pasan por una lavadora mecánica. Los fragmentos se someten a un proceso de tamizado y separación magnética para eliminar los plásticos y metales ferrosos. Después se secan y se pasan por una prensa de filtro (o filtro prensa). Para entenderlo fácilmente, funciona similar a una prensa de café.
¿En qué consiste el proceso de hidrometalurgia?
Una vez que la batería se ha triturado, tenemos un polvo de sustancias conocido como "masa negra". A partir de aquí comienza el proceso hidrometalúrgico, que incluye la lixiviación y otros métodos como la extracción por solventes para separar cada elemento de manera individual.
La masa negra contiene óxidos metálicos como litio, cobalto, níquel y manganeso, que se sumergen en un reactor con una solución ácida, normalmente ácido sulfúrico (H₂SO₄) o clorhídrico (HCl) para disolver los metales. Después, la solución se filtra para eliminar el grafito y otros residuos sólidos como restos de aluminio y hierro.
A continuación se añaden agentes reductores como el peróxido de hidrógeno (H₂O₂) para facilitar la disolución de ciertos metales como el cobalto y el níquel, y se vuelve a tratar para eliminar los últimos restos de aluminio y hierro mediante filtro prensa o centrifugación.
La reacción entre el ácido y los metales presentes en los electrodos genera iones metálicos solubles (Li⁺, Co²⁺, Ni²⁺, etcétera). Como dato curioso, las baterías de los dispositivos electrónicos de consumo tienden a contener más cobalto que las baterías de los vehículos eléctricos.
Finalmente, los metales disueltos se separan mediante técnicas de extracción por solventes y cristalización para obtener sulfatos de cobalto, níquel y otros metales. El cobre, el manganeso y el litio se almacenan en forma de soluciones líquidas, mientras que el cobalto y el níquel se cristalizan antes de ser reutilizados. Ahora estos elementos vuelven a estar listos para utilizarse como materia prima en una batería nueva.
El reciclaje todavía no es suficiente
A pesar del progreso técnico y los avances más recientes, el reciclaje de baterías no satisfará la demanda de materiales en un futuro próximo. La razón es sencilla: todavía hay pocas baterías viejas al final de su vida útil y la demanda sigue creciendo exponencialmente, por tanto el desfase aumenta pese a los nuevos proyectos de reciclaje.
Con las previsiones más optimistas, las baterías recicladas representarán aproximadamente la mitad del suministro de níquel y litio para 2050. No obstante, a medida que evolucionen las composiciones químicas de las baterías, ese porcentaje podría cambiar, como ya está sucediendo con el cobalto. Las baterías de los vehículos eléctricos contienen menos cobalto hoy que hace unos años, y los fabricantes de células están continuamente encontrando formas de utilizar incluso menos. En cualquier caso, quedan al menos dos décadas largas en las que la minería seguirá siendo la principal fuente de suministro de estas materias primas, aunque se irá reduciendo poco a poco su dependencia.
