Gestión sostenible de residuos de baterías: El rol de la colaboración en la innovación del reciclaje
Académicos de ocho instituciones de Estados Unidos y el Reino Unido han investigado la necesidad de procesos de reciclaje más eficientes para gestionar el aumento previsto de baterías al final de su vida útil.
'Por lo tanto, se necesitan estrategias de reciclaje de baterías eficientes y de circuito cerrado, que requerirán recuperar materiales de las baterías de iones de litio gastadas y reintegrarse en baterías nuevas', escriben.
La investigación descubrió que métodos como el "reciclaje directo", en lugar del reciclaje pirometalúrgico e hidrometalúrgico, podrían reducir los costos en un 40% y disminuir el impacto ambiental de la contaminación secundaria.
En el reciclaje directo, los materiales del cátodo se procesan sin descomponer su estructura cristalina. Las baterías usadas se desmontan primero manualmente y se separan en diferentes partes, y posteriormente se recuperan los materiales del cátodo.
Etapa piloto
Sin embargo, explican los investigadores, estos enfoques aún se encuentran en fase experimental o piloto y requieren mayor optimización para su escala industrial. Si bien los procesos de pretratamiento existentes, como la trituración, reducen el tamaño de los componentes reactivos y los vuelven inertes, generan mezclas de materiales, lo que aumenta la complejidad del proceso.
"El desmontaje automatizado y una separación mecánica más limpia podrían reducir la contaminación por trituración y aumentar la eficiencia de la recuperación, especialmente a escala industrial", afirma el informe.
A pesar de los beneficios que ofrece el reciclaje en general, los investigadores sostienen que deben abordarse varios desafíos clave mediante esfuerzos de innovación continuos.
Tres requisitos
En primer lugar, el desarrollo de técnicas automatizadas de desmontaje industrial es esencial para aumentar la eficiencia de la recuperación y la transición de los procesos de reciclaje a escala de laboratorio a la escala industrial. Sin embargo, la búsqueda de una mayor densidad energética y una mayor seguridad ha dado lugar a la diversidad de diseños de baterías de distintos fabricantes. Esta diversidad complica el diseño y la automatización de las líneas de desmontaje.
'El desarrollo de diseños de baterías que faciliten el desmontaje robótico puede mejorar la seguridad durante el reciclaje, optimizar la economía del reciclaje y reducir potencialmente los residuos al separar los materiales extraños antes de triturar las celdas'.
En segundo lugar, las impurezas siguen siendo uno de los mayores desafíos en todos los procesos de reciclaje. Si bien las impurezas pueden controlarse eficazmente en los procesos de reciclaje existentes, los niveles de impurezas en muchos materiales reciclados no cumplen con las rigurosas especificaciones exigidas por la industria de las baterías.
En tercer lugar, se están desarrollando rápidamente otros tipos de baterías, como las de estado sólido, las de Li-S, las de iones de sodio y otras de iones metálicos. «Los diseños de los procesos de reciclaje para estas baterías químicas deben integrarse en la infraestructura de reciclaje existente (con algunas adaptaciones) para maximizar el ahorro y la eficiencia».
Los autores principales del informe, 'La evolución del reciclaje de baterías de iones de litio', son Xiaotu Ma y Zifei Meng, del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales del Instituto Politécnico de Worcester, en Estados Unidos».
