Al CENIM treballen per recuperar i reutilitzar metalls clau de les bateries. Un dels seus procediments permet obtenir níquel, cobalt i liti amb rendiments i puresa molt elevats. Un altre procediment, també desenvolupat pel mateix equip, recupera el liti dels electròlits en forma de sals de manera més senzilla, amb una despesa energètica notablement menor i un menor impacte ambiental.
El 2022, un percentatge estimat del 46% de piles i acumuladors portàtils venuts a la UE es van recollir per al reciclatge. Dades d'Eurostat.
Les bateries d'ion-liti contenen un alt percentatge de metalls crítics valuosos, per la qual cosa la recuperació és clau per preservar els recursos naturals i el medi ambient. El liti, el cobalt, el níquel o el grafit són materials crítiques amb una demanda alta i creixent. Encara que hi hagi recursos naturals disponibles, la seva costosa extracció i l'innegable impacte ambiental de les mines fa que el reciclatge sigui una opció millor. Tot i això, el reciclatge continua sent un dels punts millorables del sector.
Tal com s'explica en aquest document d'Eurostat, prop de la meitat (46%) de les piles i acumuladors portàtils venuts a la UE es van recollir per al seu reciclatge el 2022. El 2022, es van vendre 244.000 tones de piles i acumuladors portàtils a la UE. Aquest mateix any, es van recollir per al seu reciclatge 111.000 tones de piles i acumuladors portàtils usats.
Al Centre Nacional d'Investigacions Metal·lúrgiques (CENIM) del CSIC estan treballant en el desenvolupament de processos que permetin reciclar els metalls crítics de la massa negra de les bateries d'ion-liti usades.
La massa negra és el material resultant del desmantellament de les bateries i de la trituració de les cel·les. Normalment, la massa negra és la barreja de l'ànode, càtode i electròlits de la bateria. Aquesta massa negra conté liti, níquel, cobalt, manganès, coure i grafit. El repte és com separar aquests elements per poder-los reutilitzar.
Alt rendiment i alta puresa dels materials
Un primer procediment desenvolupat als laboratoris del CENIM es basa en la reducció carbotèrmica (reacció química mitjançant l'ús de carboni) de la massa negra. Aquest procés permet la recuperació del liti del càtode, que es recupera en forma de Li2CO3. Després d’aquest pas, s’apliquen diferents etapes amb l’objectiu produir materials amb valor afegit.
Un d'ells es procés de separació magnètica, mitjançant el qual s’obté un concentrat de níquel que es pot utilitzar en la fabricació d'acers inoxidables. També és possible recuperar el grafit contingut al càtode de la bateria. Els materials es poden reutilitzar en altres processos industrials, incloent-hi la fabricació de bateries.
Els avantatges principals d'aquest primer mètode és que els metalls són obtinguts amb una puresa superior al 98% i amb un rendiment alt: concretament del 98%, 92% i 99% en níquel, cobalt i liti respectivament.
Un segon mètode, més senzill i sostenible
Un segon mètode desenvolupat també al CENIM permet recuperar el liti de la degradació dels electròlits de les bateries esgotades en forma de sals de liti, que podran utilitzar-se posteriorment per a la fabricació de nous electròlits o per integrar-se a la fabricació de noves bateries.
El mètode de recuperació en aquest cas consisteix en una hidròlisi (reacció química de l'aigua amb una altra substància) filtratge, evaporació i tractament tèrmic opcional. És un procés senzill, que no requereix etapes de purificació ni reprocessat de les sals de Liti. A més, utilitza aigua com a únic reactiu i baixes temperatures. El procés permet recuperar el liti en forma de LiF i Li3PO4.
Ambdós procediments han estat desenvolupats a nivell de laboratori i s'han provat en planta pilot discontínua. Actualment estan patentats a tot Europa i formen part de l'oferta tecnològica del CSIC. Els investigadors estan iniciant converses amb el sector empresarial per seguir amb el seu desenvolupament i portar els dos processos a la indústria.
Aquests processos representen un avenç en la recuperació de metalls crítics i estratègics a partir de productes de post-consum. L'augment dels preus de les matèries primeres, els condicionants geoestratègics i la necessitat de substituir matèries primeres minerals fa que aquestes tecnologies de recuperació mitjançant processos de reciclatge representin en el moment present, estratègies necessàries que cal abordar i desenvolupar.
A més, aquestes tecnologies desenvolupades pel CSIC es poden aplicar a altres tipus de bateries, entre elles i sobretot, a les bateries de LiFeP (o bateries de fosfat de ferro i liti), una química molt abundant i que podria substituir la composició de les actuals bateries de liti, níquel, cobalt.
Contacte:
Marisa Carrascoso
Vicepresidencia de
Innovación y Transferencia - CSIC