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baterías de coches eléctricos
20Ene, 22 20/01/2022Coches Eléctricos

¿Hasta qué punto son reciclables las baterías de coches eléctricos? La situación no es perfecta, pero se está trabajando en varias soluciones.

Los coches eléctricos están llamados a convertirse en la norma, quizá antes de lo que se piensa. Todo, desde las furgonetas y los superminis hasta los todoterrenos y los supercoches, se está convirtiendo en eléctricos, mientras el gobierno de la Union Europea está prohibiendo la venta de coches nuevos de gasolina y diésel a partir de 2035 y se están estableciendo cada vez más zonas libres de emisiones en las ciudades europeas.

Esto tiene muchas ventajas, como la mejora de la calidad del aire local y la reducción de las emisiones, pero el problema es el uso de baterías de coches eléctricos de iones de litio. Están presentes en casi todos los coches eléctricos que circulan, se cargan a través de cargadores de coches eléctricos y pueden durar unos 15 años antes de tener que ser sustituidas debido a la disminución de su capacidad.

Pero no hay por qué tirarlas: las baterías de coches eléctricos son muy reciclables. Según Anwar Sattar, ingeniero jefe del Warwick Manufacturing Group (WMG), “técnicamente se puede recuperar más del 90% de la célula, pero como el reciclaje implica la reutilización del material recuperado, se convierte en una actividad comercial y las empresas sólo reciclarán aquellas partes que les proporcionen un rendimiento financiero positivo”.

La Directiva sobre baterías de la UE obliga a reciclar al menos el 50% de una batería en su totalidad. Por suerte, esto no es demasiado difícil en el caso de las baterías, ya que el cableado y los plásticos utilizados para fabricarlas pueden desmontarse y reciclarse fácilmente.

Lo que es más difícil de reciclar son las propias celdas de la batería y los metales preciosos que contienen, sobre todo porque puede ser peligroso acceder a ellos. “El electrolito es inflamable, explosivo y muy tóxico”, dice Sattar. “Es muy sensible al agua y forma ácido fluorhídrico (HF) en contacto con el agua. Estos riesgos deben ser tratados en cualquier proceso de reciclaje antes de que el resto de los componentes de la célula puedan ser reciclados”.

Sin embargo, se están desarrollando soluciones: aquí echamos un vistazo a los progresos realizados hasta ahora…

Reciclaje de baterías de coches eléctricos: Segunda vida

Las baterías de coches eléctricos como almacenamiento de energía para los hogares, la industria y la generación de energía.
Las baterías usadas de los coches eléctricos pueden seguir viviendo en su estado completo como almacenamiento de energía para los hogares y la industria. Por ejemplo, en abril de 2021, Volvo reafirmó su compromiso de convertirse en una “empresa circular” para 2040, creando un “circuito cerrado” en el que se reciclarán todos los materiales de sus coches.

En este sentido, el fabricante de automóviles sueco anunció un proyecto para explorar el potencial de las aplicaciones de segunda vida de sus baterías de alto voltaje. Uno de los elementos de este proyecto es la colaboración con BatteryLoop, que prevé el uso de las baterías de los coches Volvo electrificados para un sistema de almacenamiento de energía solar. Este sistema alimenta los puntos de recarga para coches y bicicletas eléctricas en las instalaciones de la empresa sanitaria sueca Essity, cerca de Gotemburgo.

En otro proyecto, Volvo, la empresa de tecnologías limpias Comsys y la empresa de energía Fortum están llevando a cabo un proyecto piloto que pretende aumentar la flexibilidad del suministro en una instalación hidroeléctrica de Suecia. Los paquetes de baterías de los híbridos enchufables de Volvo se utilizan como unidad de almacenamiento de energía estacionaria, ayudando a suministrar los llamados servicios de “equilibrio rápido” al sistema eléctrico.

Volvo dice que estos y otros proyectos investigan cómo envejecen las baterías cuando se utilizan en aplicaciones de segunda vida que tienen ciclos significativamente menos agresivos en comparación con el uso en el coche. También permiten a la empresa conocer el valor comercial de las baterías después de su uso en los coches e identificar posibles fuentes de ingresos en el futuro.

“Queremos averiguar cuánto durarán las baterías de coches eléctricos en estas aplicaciones; por eso estamos haciendo estas pruebas, para ver realmente cuáles son los beneficios financieros y de sostenibilidad”. dijo el jefe de sostenibilidad de Volvo, Anders Karrberg, a DrivingElectric. Curiosamente, Volvo aún no está plenamente convencida de que las aplicaciones de segunda vida sean necesariamente el camino más sostenible para las baterías procedentes de los coches híbridos y eléctricos.

Karrberg explicó: “Fabricar una batería produce entre seis y ocho toneladas de CO2 y también requiere muchos metales valiosos vírgenes. Así que la batería tiene un valor desde el punto de vista de la sostenibilidad. Pero no sabemos por cuánto tiempo. Prolongar su vida útil aumenta ese valor, pero queremos averiguar los detalles de esto, y uno de los resultados podría ser que es mejor optar por el reciclaje de inmediato, pero el jurado aún no lo sabe”.

Por otra parte, Nissan ya utiliza las baterías de segunda vida del Leaf para el almacenamiento estático de energía en instalaciones industriales y domésticas, y ofrece una unidad de almacenamiento de energía doméstica o comercial, llamada xStorage. Rival de la Powerwall de Tesla, la de Nissan se diferencia en que se pueden elegir baterías nuevas o de segunda mano.

Honda también ha anunciado planes para sus baterías usadas de coches híbridos y eléctricos. En colaboración con la Societe Nouvelle d’Affinage des Metaux (SNAM), la rama europea de la marca japonesa ha anunciado que recogerá y reciclará las baterías, ya sea para su uso de segunda vida o para la extracción de elementos valiosos.

Por otra parte, BMW anunció en octubre de 2020 que se asociaría con Off Grid Energy para crear “una solución sostenible de segunda vida” para las baterías procedentes de los modelos eléctricos e híbridos de BMW y MINI al final de su vida útil. BMW suministrará a la empresa módulos de baterías que se utilizarán para fabricar unidades móviles de energía. El primer prototipo ya está en funcionamiento, alimentado por módulos de iones de litio extraídos de un coche de desarrollo de MINI Electric. Tiene una capacidad de 40kWh que proporciona una carga rápida de 7,2kW y se utilizó en los eventos de BMW y MINI UK en el transcurso de finales de 2020 y principios de 2021.

BMW y Off Grid Energy afirman que, a medida que haya más módulos disponibles con el tiempo, se construirán sistemas con una capacidad de hasta 180kWh, capaces de proporcionar múltiples cargas a velocidades de hasta 50kW. Las dos empresas afirman que cuando estas unidades se utilicen para desplazar las formas convencionales de generar energía temporal, los módulos de batería duplicarán al menos la reducción de CO2 conseguida en su uso original en el coche.

Bateria Lithium Ion

En octubre de 2020, Renault se lanzó al ruedo del reciclaje de baterías de coches eléctricos con su proyecto SmartHubs: un sistema de energía en West Sussex compuesto por 1.000 baterías de coches eléctricos de segunda vida que está destinado a “proporcionar energía más limpia y de menor coste para su uso en viviendas sociales, transporte, infraestructuras, hogares y empresas locales”, afirma la empresa. Renault afirma que el sistema ayuda a “equilibrar la red eléctrica”, cargando y descargando según sea necesario, con la capacidad de almacenar suficiente energía para alimentar 1.700 hogares durante un día. Un sistema similar y más potente se ha instalado en la fábrica de Renault George Besse en Douai (Francia).

baterias de coches electricos segunda vida

El almacenamiento de energía de Mercedes

Las baterías de coches eléctricos tienen que proporcionar mucha energía en un paquete pequeño, lo que requiere cantidades bastante grandes de cobalto en las baterías de iones de litio. Pero las unidades de almacenamiento de energía en los edificios no necesitan ser tan pequeñas y ligeras, por lo que se suele argumentar que es mejor reciclar los metales preciosos del litio y el cobalto para otras aplicaciones de transporte.

La producción de cobalto es una cuestión crítica para la sostenibilidad de las baterías y el futuro de la movilidad eléctrica. Gran parte de él se extrae en la República Democrática del Congo, donde el proceso plantea graves problemas ecológicos, éticos y de derechos humanos, por lo que reducir la dependencia de él a medida que aumenta la demanda de baterías es uno de los mayores retos.

El Dr. Gavin Harper, investigador de la Institución Faraday en el proyecto del Instituto de Energía de Birmingham sobre reciclaje y reutilización de baterías de iones de litio (ReLiB), afirma “Si nos enfrentamos a limitaciones en torno al cobalto, algunos creen que deberíamos centrar este precioso recurso en aplicaciones más exigentes, como los vehículos eléctricos. Puede tener más sentido económico reciclar las baterías de los VE para utilizarlas en baterías nuevas para los coches, en lugar de utilizarlas en estado usado en una aplicación menos exigente como el almacenamiento de energía”.

sistema de almacenamiento de energia en el hogar de Mercedes

Mercedes está de acuerdo con esto. El fabricante alemán lanzó un sistema de almacenamiento de energía en el hogar (arriba) utilizando baterías de su gama de coches eléctricos en abril de 2017, pero el producto fue eliminado sólo un año después, con la compañía alegando que “no es necesario tener una batería de coche en casa: no se mueven, no se congelan; está sobrediseñado.” Así que, al menos para Mercedes, los costes no cuadraban.

Sin embargo, Nissan insiste en que la tecnología de las baterías de coches eléctricos es transferible para su uso en el hogar. Un portavoz declaró que Nissan “se ha comprometido a operar en el mercado de los servicios energéticos y está muy bien situada para utilizar las baterías de los vehículos eléctricos, tanto nuevas como de segunda mano, para el almacenamiento de energía de una manera que sea comercialmente viable”.

Otro aspecto importante es el proceso de reciclaje. La empresa belga Umicore es una de las que ya ofrece el reciclaje de baterías de iones de litio. Recupera los valiosos metales mediante una combinación de pirometalurgia e hidrometalurgia, y recicla unas 35.000 baterías de vehículos eléctricos al año en su planta piloto. Según un portavoz de la empresa, Umicore “puede ampliar fácilmente sus actividades de reciclaje cuando el mercado crezca, lo que esperamos que ocurra en 2025”. Y lo que es mejor, los metales son infinitamente reciclables, por lo que pueden recuperarse de las baterías usadas y producir nuevas baterías tan buenas como cualquier otra.

En noviembre de 2020, la empresa finlandesa Fortum anunció el desarrollo de “una forma nueva y eficiente” de reciclar el litio de las baterías recargables. Antes de este desarrollo, la empresa ya lograba una tasa de reciclaje declarada de más del 80% para los materiales de las baterías de iones de litio, gracias a un proceso de reciclaje hidrometalúrgico de baja emisión de CO2 para recuperar cobalto, níquel y manganeso.

En enero de 2022, la empresa de gestión de residuos Veolia anunció su primera planta de reciclaje de baterías en el Reino Unido, en Minworth (West Midlands). Su objetivo es tener la capacidad de procesar el 20% de las baterías de coches eléctricos al final de su vida útil en el país para 2024. Veolia describe el proceso de reciclaje de baterías usadas como “minería urbana” y afirma que puede reducir el consumo de agua y las emisiones de gases de efecto invernadero hasta un 50% en comparación con la extracción de materias primas frescas y la construcción de baterías nuevas.

Por último, Tesla planea reciclar sus baterías hasta el punto de que espera que los materiales recuperados eliminen la necesidad de extraer nuevos metales. El director de tecnología de la empresa, JB Straubel, dijo que Tesla está “desarrollando más procesos para mejorar el reciclaje de las baterías y recuperar más materiales activos. En última instancia, lo que queremos es un circuito cerrado que reutilice los mismos materiales reciclados”.

Concepto de estado sólido de Nissan

Una de las esperanzas para el futuro es la batería de iones de sodio, que funciona de forma muy parecida a la de iones de litio y es igualmente reciclable. El sodio es más barato y mucho más abundante que el litio, por lo que si las baterías de iones de sodio pueden alcanzar los mismos niveles de rendimiento que las de iones de litio, podría ser una solución.

baterias de estado solido

Las baterías de estado sólido son otra posible tecnología de baterías del futuro, ya que son mucho menos inflamables y potencialmente más eficientes que las actuales de iones de litio. Nissan, el Grupo Stellantis, Toyota, Mercedes, Ford, Volkswagen y Hyundai están siguiendo este camino. Pero, ¿hasta qué punto son reciclables las baterías de estado sólido?

Según Peter Slater, catedrático de química de materiales y codirector del Centro de Almacenamiento de Energía de Birmingham, la reciclabilidad de las baterías de estado sólido “presentaría diferentes retos en cuanto a la separación de los componentes. En concreto, es probable que se necesiten rutas de separación química, como las que se están desarrollando a través del proyecto ‘ReLib’ de la Institución Faraday”.

El jefe de desarrollo de baterías de tracción de Volvo, Ulrik Persson, cree que las baterías de estado sólido viables deberían llegar al mercado en algún momento entre 2025 y 2030, aunque quizá inicialmente sólo en los coches eléctricos de gama alta y más caros. “Esto hará que las baterías sean más seguras y potencialmente más potentes al mismo tiempo. Los disolventes de los electrolitos de las baterías son materiales peligrosos, así que si podemos prescindir de ellos, el proceso de fabricación será más fácil”.

En última instancia, si las terribles ramificaciones medioambientales de depositar las pilas en los vertederos no son lo suficientemente persuasivas, la fría realidad es que los metales que contienen -independientemente de la tecnología de las pilas- son demasiado valiosos para desperdiciarlos. Al final, habrá muchas y variadas respuestas a la pregunta de “¿qué hacemos con las baterías usadas de los vehículos eléctricos?”

La buena noticia es que las buenas razones ecológicas y económicas son unánimes en una cosa: no hay que tirarlas al suelo.

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