China encuentra el ingrediente para reciclar el 99,9% de la batería de un coche eléctrico: la glicina de los batidos de proteínas
La industria del automóvil ha tomado el camino de la electrificación. Sean eléctricos, híbridos de cualquier tipo o microhíbridos, todos tienen algo en común: más grande o más pequeña, montan una batería. Y eso acarrea un problema a largo plazo: qué ocurrirá con esa batería cuando termine el ciclo de vida del coche. La respuesta debería ser el reciclaje, pero los métodos actuales emiten grandes cantidades de residuos y no permiten recuperar todo el litio y otros componentes de la batería.
Sin embargo, investigadores chinos creen haber dado con la clave para recuperar el 99,99% del litio de las baterías. Y el ingrediente secreto es algo que está en los batidos de proteínas que consumimos para ganar masa muscular: la glicina.
Necesidad. Nuestra dependencia de las baterías de litio es preocupante. Numerosos dispositivos las tienen como fuente de energía, pero en el caso de los vehículos eléctricos, evidentemente la cantidad necesaria es mucho mayor. Es lo que ha provocado que la producción global se cuadruplicara entre 2010 y 2022. Y ya ese 2022 contábamos que íbamos a necesitar más litio del que, probablemente, tenga el planeta.
Vale, pues reciclamos. El problema es que… bueno, no hay pocos problemas. Reciclar una batería (esto aplica a cualquiera, pero se intensifica con las enormes baterías de los coches) es que se tarda mucho tiempo en realizar el proceso. Hay que descargarla por completo antes de poder manipularlas con seguridad y, una vez hecho eso, hay dos métodos consolidados:
- Hidrometalurgia: mediante ácidos, se disuelven los metales en un proceso conocido como lixiviación. Podemos obtener tanto el litio como el níquel/cobalto y se estima que el 99% de los mismos son aptos para nuevas baterías.
- Pirometalurgia: mediante hornos a 1.500 grados Celsius, se funden los componentes y se separa el cobalto, el níquel y el cobre, por un lado, y el resto de componentes (aluminio, litio y manganeso) por otro. Para recuperar el litio, tras la pirometalurgia hay que hacer un proceso de hidrometalurgia.
Los inconvenientes están claros: en el caso de la hidrometalurgia, el uso de ácidos es muy contaminante y hay que gestionar los residuos líquidos. Además, se tarda mucho en descomponer y separar los elementos. En el de la pirometalurgia, aunque el proceso es más rápido, se producen grandes cantidades de CO2 que se emiten a la atmósfera y se consume muchísima energía.
Glicina. Es necesario encontrar alternativas más sostenibles, y ahí es donde entra en juego la glicina. Investigadores de la Universidad Central Sur de Changsha, de la Universidad de Guizhou y del Centro Nacional de Investigación de Ingeniería de Materiales Avanzados de Almacenamiento de Energía Avanzada han dado con una forma de reciclar de forma menos contaminante el 99,9% de los materiales de una batería.
En su estudio, exponen cómo la glicina, que es un aminoácido no esencial que se encuentra en las proteínas, puede lograr una recuperación eficiente del 99,99% del litio, el 96,86% del níquel, el 92,35% del cobre y el 90,59% del manganeso de las baterías.
Turbohidrometalurgia. Los investigadores detallan que la clave es crear una atmósfera de lixiviación suave. Cambiando los ácidos ‘duros’ que se emplean comúnmente en el reciclado de baterías por soluciones de pH neutro con glicina permite descomponer los materiales de la vieja batería para, posteriormente, recuperar los elementos que interesan de cara a su reciclaje en nuevos equipos.
Como apuntan desde Motorpasión, al poner en contacto las baterías usadas con una solución de sal de hierro, oxalato de sodio y glicina líquida, se forma una capa de hierro sobre ellas que desempeña el papel de ánodo, mientras que el material de la batería que se recicla funciona como cátodo. Esta disposición química inicia un proceso que descompone la estructura de la batería, facilitando la disolución independiente del litio, níquel, cobalto y manganeso. Además, el equipo asegura que es un proceso rápido: apenas 15 minutos.
Reciclar vs minar. Desde el estudio afirman que es un proceso más barato, más eficiente energéticamente y con menos emisiones que los métodos tradicionales de hidrometalurgia que emplean ácido o amoníaco, pero claro, es algo que se ha probado en laboratorio y que habría que ver en un escenario real. Lo que está claro es que reciclar parece la clave para avanzar en esa electrificación de la automoción sin recurrir a un aumento en la explotación de minas de litio.
Hace unas semanas, investigadores de la Universidad de Stanford publicaron un estudio en el que comparaban los beneficios del reciclado de baterías de iones de litio frente a la extracción de nuevos materiales. En resumen:
- Se emite entre un 58% y un 81% menos de gases de efecto invernadero.
- Se usa entre un 72% y un 88% menos de agua.
- Se emplea entre un 77 y un 89% menos de energía.
- También se emite menos hollín y azufre.
Estamos en ello. Esos resultados son fruto de un método patentado por los investigadores de la universidad. Es como la pirometalurgia, pero de manera selectiva, por lo que la temperatura es menor y las emisiones, por tanto, también lo son. Sea con el método de Standford o con el de la glicina ideado por investigadores chinos, el mundo esta en esa carrera por el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos.
La Universidad de Princeton están investigando el plasma de baja temperatura para sustituir los métodos tradicionales de pirometalurgia; ya hay empresas que tienen contratos con BMW o Mercedes con el objetivo de reciclar baterías de coches y también métodos que utilizan la radiación de microondas para separar los componentes: hasta un 87% del litio de una batería en 15 minutos.
Es evidente que, así como hay una carrera por la electrificación, también se investiga activamente cómo reutilizar baterías que ya no sirven para coches nuevos, pero que pueden aprovecharse en la fabricación de otras. Al menos mientras esperamos las de estado sólido…
Imágenes | Tennen-Gas
