La batería de su coche eléctrico llega al final de su vida. ¿Y ahora qué?
Dentro guarda, entre otras muchas cosas, cobalto, un metal valioso y crítico para Europa, pero muy difícil de recuperar de forma rentable.
En nuestro laboratorio investigamos cómo darle una segunda vida. En lugar de limitarnos a reciclarlo para fabricar más baterías, lo transformamos. Combinamos el cobalto con materiales nanoestructurados que nos permiten fabricar separadores ignífugos, esas láminas finísimas que mantienen aislados los componentes internos de una batería. Su misión es resistir temperaturas altas y frenar el fuego si algo falla.
La idea es que el cobalto de la batería de ayer ayude a prevenir incendios en la de mañana. Lo que hoy es un residuo complicado puede convertirse en una tecnología de seguridad para el futuro.
La atención al cobalto
La Unión Europea clasifica el cobalto como una materia prima crítica debido a las preocupaciones sobre la seguridad de su suministro y la concentración de su producción y procesamiento en pocas regiones. Además, su extracción y refinado consumen grandes cantidades de energía, aumentando la huella ambiental de las baterías. Con la creciente demanda mundial de almacenamiento energético, recuperar y reutilizar el cobalto de baterías fuera de uso se ha convertido en una prioridad estratégica.
Sin embargo, hacerlo no es sencillo. Cuando una batería llega al final de su vida útil, recuperar ese metal exige desmontar complejos sistemas de almacenamiento y separarlo de otros metales valiosos, como el níquel y el manganeso.
Se estima que producir 1 kg de cobalto consume unos 250 kg de agua y genera al menos 100 kg de residuos.
Paradójicamente, aunque es uno de los materiales más valiosos de una batería, también es uno de los más difíciles de recuperar de forma rentable. Por ello, los investigadores exploramos estrategias como el upcycling, que consiste en transformar materiales recuperados de baterías usadas en productos de mayor valor y con nuevas aplicaciones.
Por qué recuperar el cobalto de las baterías es tan complicado
La batería de un vehículo eléctrico es un sistema complejo que puede pesar cientos de kilogramos y contiene plásticos, carcasas de aluminio, componentes electrónicos, módulos y celdas individuales.
Antes de recuperar cualquier material valioso, todos estos elementos deben desmontarse de forma segura, un proceso laborioso que implica importantes riesgos eléctricos.
Una vez extraídas las celdas, se eliminan los electrolitos y se recuperan materiales fácilmente separables, como el aluminio y el cobre.
La masa negra
Lo que queda es una mezcla conocida como "masa negra" (black mass), un fino polvo que contiene metales valiosos como cobalto, níquel y manganeso.
La verdadera dificultad surge en esta etapa. Los metales contenidos en la masa negra no pueden separarse de forma mecánica y deben recuperarse mediante procesos metalúrgicos intensivos en energía.
Los más habituales son la pirometalurgia, basada en altas temperaturas, y la hidrometalurgia, que emplea soluciones químicas para separar y recuperar los distintos metales.
Ambos enfoques son técnicamente complejos. En la hidrometalurgia, la recuperación selectiva exige múltiples etapas químicas, y obtener cobalto puro sigue siendo difícil debido a su similitud con elementos como el níquel. Su separación requiere procesos adicionales que incrementan tanto los costes como el consumo energético.
A ello se suma el desafío económico. Incluso después de recoger, transportar y desmontar las baterías, es necesario llevar a cabo numerosas etapas de refinado similares a las utilizadas para procesar minerales recién extraídos.
Por ello, el reciclaje puede resultar más costoso y consumir más recursos que la extracción convencional, especialmente mientras el volumen de baterías al final de su vida útil siga siendo limitado.
'Upcycling': cuando reciclar no es suficiente
Reutilizar el cobalto recuperado en nuevas baterías es reciclaje. El upcycling, en cambio, busca transformar estos materiales en productos con funciones nuevas o mejoradas.
Además de generar materiales de mayor valor añadido, esta estrategia puede hacer más viable su recuperación y reducir algunos de los procesos de purificación más costosos.
Así, en el Instituto IMDEA Materiales, dentro del programa ATENEA de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, investigamos si el cobalto recuperado de baterías de ion-litio al final de su vida útil puede incorporarse a materiales ignífugos para separadores de baterías.
La idea es sencilla: que el cobalto extraído de una antigua batería de vehículo eléctrico ayude a prevenir incendios en una nueva. Para ello, combinamos cobalto reciclado con materiales nanoestructurados con el objetivo de desarrollar una nueva generación de separadores más resistentes a altas temperaturas y capaces de ralentizar la propagación del fuego.
Si tiene éxito, esta estrategia no solo permitirá recuperar una valiosa materia prima crítica, sino también darle un nuevo propósito, transformando los residuos de las baterías actuales en tecnologías de seguridad para las del futuro.
Autora Anna-Caroline Lavergne Bril, Investigadora postdoctoral, IMDEA MATERIALES
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
Fotografía: Miha Creative/Shutterstock
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