Con cada vez más vehículos eléctricos en circulación, los reguladores y fabricantes de automóviles están considerando qué hacer con los millones de baterías que alimentan los vehículos eléctricos una vez agotadas. Incluso al final de su vida útil, las baterías de los vehículos eléctricos contienen litio valioso que, en teoría, podría reciclarse y utilizarse en baterías nuevas, pero encontrar una forma rentable de hacerlo es crucial. Ahora, un grupo de químicos de la Universidad de Wisconsin-Madison espera haber encontrado una solución y ya están presentando patentes y cortejando a fabricantes de automóviles globales.
El trabajo ha sido dirigido por Kyoung-Shin Choi, profesor de química de la Universidad de Wisconsin-Madison, especializado en el desarrollo de procesos electroquímicos con diversos fines. En este caso, Choi y sus colegas han desarrollado una prueba de concepto para el uso de la electroquímica para extraer litio de baterías de litio-hierro-fosfato (LFP) usadas, ampliamente adoptadas por importantes fabricantes de vehículos eléctricos como Tesla y la china BYD.
Las baterías de litio para vehículos eléctricos se ofrecen en diferentes versiones, y si bien las baterías LFP tienen menor densidad energética que las baterías basadas en elementos como níquel, manganeso y cobalto, son significativamente más económicas de producir y más seguras de operar. Por otro lado, el hierro y el fosfato tienen un valor menor en comparación con el níquel o el cobalto, lo que hace que las baterías LFP sean menos atractivas desde el punto de vista del reciclaje.
“En este momento, no existe un método económicamente convincente para recuperar el litio de las baterías LFP usadas, aunque el mercado está cambiando hacia ellas”, afirma Choi, quien señaló que obtener litio de minas y depósitos de salmuera tiene muchas consecuencias ambientales negativas, incluso si puede ser más barato que el reciclaje.
“El acceso a estos recursos naturales de litio también es limitado”, afirma Choi. “Necesitamos un método innovador que haga comercialmente viable la recuperación de litio de las baterías LFP usadas para impulsar una economía de baterías circular y competitiva”.
El problema se ha vuelto aún más acuciante para los fabricantes de automóviles globales desde que la Unión Europea implementó nuevas regulaciones destinadas a reducir el impacto ambiental de las baterías. A partir de 2031, las baterías de los nuevos vehículos eléctricos vendidos en la UE deberán incorporar un porcentaje mínimo de litio reciclado. Los métodos actuales para recuperar litio de las baterías gastadas dependen del calor, que consume mucha energía, o de una serie extensa de pasos que consumen muchos productos químicos y generan desechos importantes, dice Choi.
“Ambas son económicamente inviables para recuperar litio de baterías LFP gastadas”, afirma.
En su lugar, Choi desarrolló un proceso electroquímico de dos pasos que no requiere condiciones especiales y minimiza la aplicación de sustancias químicas y los residuos. En el primer paso, los iones de litio se lixivian de las baterías LFP gastadas y se extraen selectivamente mediante un electrodo de almacenamiento de iones de litio. En el segundo paso, los iones de litio extraídos se liberan en una solución separada para recuperarlos como productos químicos de litio de alta pureza.
Choi y sus colegas han demostrado la viabilidad del proceso utilizando tanto una batería LFP comercial como masa negra, una sustancia producida industrialmente en masa a partir de baterías LFP usadas. Recientemente, detallaron el proceso en un artículo publicado en la revista ACS Energy Letters y han solicitado una patente a través de la Fundación de Investigación de Antiguos Alumnos de Wisconsin.
El trabajo ha comenzado a captar la atención de fabricantes de baterías y de automóviles, que buscan nuevas formas de reforzar la resiliencia del mercado de baterías y están interesados en la viabilidad comercial del proceso electroquímico. El equipo de Choi está desarrollando un prototipo de la tecnología para responder a algunas preguntas pendientes sobre cómo comercializar el proceso, y está formando un startup con la esperanza de que se comercialice con éxito.
“La tecnología funciona, pero es importante ampliarla de la manera más rentable”, afirma Choi, y añade que será crucial para una comercialización exitosa agilizar la tecnología con otros pasos del proceso general de reciclaje, como la producción y el uso de masa negra.
Fuente: Tech Xplore.
