En el CENIM trabajan para recuperar y reutilizar metales clave de las baterías. Uno de sus procedimientos permite obtener níquel, cobalto y litio con rendimientos y pureza muy elevados. Otro procedimiento, también desarrollado por el mismo equipo, recupera el litio de los electrolitos en forma de sales de forma más sencilla, con un gasto energético notablemente menor y un menor impacto ambiental.
En 2022, un porcentaje estimado del 46% de pilas y acumuladores portátiles vendidos en la UE se recogieron para su reciclaje. Datos de Eurostat.
Las baterías de ion-litio contienen un alto porcentaje de metales críticos valiosos, por lo que su recuperación es clave para preservar los recursos naturales y el medio ambiente. El litio, el cobalto, el níquel o el grafito son materiales críticos con una alta y creciente demanda. Aunque haya recursos naturales disponibles, su costosa extracción y el innegable impacto ambiental de las minas hace que el reciclaje sea una mejor opción. No obstante, el reciclaje sigue siendo uno de los puntos mejorables del sector.
Tal como se explica en la página de Eurostat, cerca de la mitad (46%) de las pilas y acumuladores portátiles vendidos en la UE se recogieron para su reciclaje en 2022. En 2022, se vendieron 244 000 toneladas de pilas y acumuladores portátiles en la UE. Ese mismo año, se recogieron para su reciclaje 111 000 toneladas de pilas y acumuladores portátiles usados.
En el Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM) del CSIC están trabajando en el desarrollo de procesos que permitan reciclar los metales críticos de la masa negra de las baterías de ion-litio desechadas.
La masa negra es el material resultante del desmantelamiento de las baterías y de la trituración de las celdas. Normalmente, la masa negra es la mezcla del ánodo, cátodo y electrolitos de la batería. Esa masa negra contiene litio, níquel, cobalto, manganeso, cobre y grafito. El reto es separar esos elementos para poder reutilizarlos.
Alto rendimiento y alta pureza de los materiales
Un primer procedimiento desarrollado en los laboratorios del CENIM se basa en la reducción carbotérmica (reacción química mediante el uso de carbono) de la masa negra. Este proceso permite la recuperación del litio del cátodo, que se recupera en forma de Li2CO3. Después de este paso, se aplican distintas etapas con el objetivo producir materiales con valor añadido. Uno de ellos es un proceso de separación magnética, mediante el cual se obtiene un concentrado de níquel que se puede utilizar en la fabricación de aceros inoxidables. También es posible recuperar el grafito contenido en el cátodo de la batería. Los materiales se pueden reutilizar en otros procesos industriales, incluido la fabricación de baterías.
Las principales ventajas de este primer método es que los metales son obtenidos con una pureza superior al 98% y que se obtienen con un rendimiento alto: concretamente del 98%, 92% y 99 % en níquel, cobalto y litio respectivamente.
Un segundo método, más sencillo y sostenible
Un segundo método desarrollado también en el CENIM permite recuperar el litio de la degradación de los electrolitos de las baterías agotadas en forma de sales de litio, que podrán utilizarse posteriormente para la fabricación de nuevos electrolitos o para integrarse en la fabricación de nuevas baterías.
El método de recuperación en este caso consiste en una hidrólisis (reacción química del agua con otra sustancia) filtrado, evaporación y tratamiento térmico opcional. Es un proceso sencillo, que no requiere de etapas de purificación ni de reprocesado de las sales de Litio que, además, utiliza agua como único reactivo y bajas temperaturas. El proceso permite recupera el litio en forma de LiF y Li3PO4.
Ambos procedimientos han sido desarrollados a nivel de laboratorio y se han probado en planta piloto discontinua. Actualmente están patentados para toda Europa y forman parte de la oferta tecnológica del CSIC. Los investigadores están iniciando conversaciones con el sector empresarial para seguir con su desarrollo y llevar ambos procesos a la industria.
Estos procesos representan un avance en la recuperación de metales críticos y estratégicos a partir de productos de post-consumo. El aumento de los precios de las materias primas, los condicionantes geoestratégicos y la necesidad de sustituir materias primas minerales, hace que estas tecnologías de recuperación mediante procesos de reciclado representen en el momento presente, estrategias necesarias que es necesario abordar y desarrollar.
Además, estas tecnologías desarrolladas por el CSIC se pueden aplicar a otros tipos de baterías, entre ellas y sobre todo, a las baterías de LiFeP (o baterías de fosfato de hierro y litio), una química muy abundante y que podría sustituir a la composición de las actuales baterías de litio, níquel, cobalto.
Contacto:
Marisa Carrascoso
Vicepresidencia de
Innovación y Transferencia - CSIC