Reciclaje de baterías de litio: situación actual y principales retos

El reciclaje de baterías de litio no solo es posible, sino que será un negocio rentable, aunque haya todavía que recorrer un camino para ello

Como ya te comentamos al hablarte de las tendencias del 2023 para el autoconsumo fotovoltaico, los sistemas de almacenamiento o baterías de litio será un componente habitual cuando instales paneles solares en tu casa o empresa. Y esto es, en parte, porque la gente no se fía del oligopolio energético y quiere ser lo más independiente posible energéticamente hablando.

Sin embargo, el auge de los sistemas de almacenamiento de energía y la movilidad eléctrica basada en el litio trae consigo una serie de preguntas ¿hay suficiente litio para la demanda que está por venir? ¿justifica el ahorro en emisiones de CO2 la minería de litio? ¿se puede reciclar el litio? ¿qué otras medidas serán necesarias para no frenar la transición energética?

En Cambio Energético queremos compartir contigo nuestra experiencia en autoconsumo con energía renovable. En este caso, analizamos la situación del litio y el papel que puede jugar el reciclaje de baterías de litio para asegurar la disponibilidad de este preciado metal en un futuro. Pero si tienes alguna duda sobre cómo autoproducir tu propia energía limpia, contacta con nosotros.

¿Por qué es importante el reciclaje de baterías de litio?

El almacenamiento de energía y, más concretamente, las baterías de litio están llamadas a ser una de las piezas fundamentales en la transición energética. Sin embargo, nuestra dependencia del litio y su carácter finito, presenta una serie de interrogantes sobre su disponibilidad en un futuro para hacer frente al reto energético. Y esto se debe a una serie de cuestiones que vemos a continuación.

Vertiginoso aumento de la demanda de litio

En los últimos años hemos visto cómo la demanda de este metal creció considerablemente, llegando a un precio del litio desorbitado en 2022. Esto se debe, entre otros factores, a la carrera de los fabricantes por hacer acopio de esta materia prima, para asegurar la continuidad de su línea de producción.

Sin embargo, este incipiente aumento de la demanda crecerá exponencialmente en los próximos años con la expansión de la movilidad eléctrica y el almacenamiento de energía. Una demanda que deberá abastecerse con el aumento de la producción de baterías de litio. Pero ¿de dónde se sacará el litio para estas baterías?

Impactos de la minería de litio

Las explotaciones y reservas de litio se concentran en unos pocos países. Esto puede congestionar la producción, generando cuellos de botella que ralentizan (o paralizan) el suministro, en función de las circunstancias globales, como hemos visto primero con la pandemia de COVID-19 y luego con la invasión de Ucrania por parte de Rusia.

El aumento de la demanda y la dependencia de terceros países, está llevando a otros territorios a explorar nuevos yacimientos de litio más cercanos. Esto ocurre en diferentes países de Europa y también en España, dónde se está planteando varias explotaciones mineras de litio en Extremadura.

Pero la minería de litio no está exenta de conflicto. La necesidad de grandes cantidades de agua para el proceso extractivo, los vertidos y filtraciones que contaminan bolsas de agua dulce, la contaminación del aire y su afección a la flora y fauna del territorio donde se ubica, son algunos de los impactos ambientales.

A nivel social, podemos mencionar: el impacto en el paisaje; en el patrimonio y elementos culturales de la zona; así como la pérdida de oportunidades y empleos relacionados con la agricultura, la ganadería o el turismo.

Por tanto, si bien todavía quedan yacimientos de litio por explorar, habrá que ver cuántos de estos llegan a convertirse en minas de litio. Porque no todos los países están dispuestos a asumir los costes ambientales y sociales mencionados.

Muchas baterías de litio para reciclar en los próximos años

Las baterías de litio para almacenaje de energía o para movilidad eléctrica pueden tener una vida útil de entre 10 y 25 años, dependiendo del tipo de química, modelo y uso que se le dé, entre otros factores.

Esto quiere decir que dentro de unos años habrá muchas toneladas de baterías de litio para desechar, que habrá que darle una salida, dado su carácter contaminante y la posible escasez en la extracción de este metal. En este sentido, el reciclaje de baterías de litio se convierte en un reto fundamental que deberá afrontarse, tanto para minimizar el impacto en el medio ambiente, como para que la transición energética a las energías renovables pueda seguir su curso.

¿Cuáles son las principales formas de reciclar baterías de litio?

Cuando una batería de litio llega al final de su vida útil no la puedes tirar a la basura. Tiene elementos contaminantes que deben procesarse de manera cuidadosa y específica. Así que hay que llevarla a un punto limpio. De ahí debe ir a un centro especializado donde comenzará el proceso de reciclaje.

Para este proceso existen diferentes métodos de reciclaje, de los que destacamos los dos principales: la pirometalúrgia y la hidrometalurgia. No obstante, como veremos, nuevos métodos de reciclaje del litio están en desarrollo.

Técnica hidrometalúrgica

La técnica hidrometalúrgica es un proceso que utiliza soluciones acuosas para separar y recuperar los metales. Es la técnica más utilizada para la transformación del litio. Lo primero que se hace es descargar por completo la batería, para que no haya riesgo. Luego se desmonta, para separar materiales sólidos (plástico, aluminio, cobre) y componentes químicos (litio, cobalto, magnesio o níquel).

Los materiales se triturarán para obtener un montón de pequeños gránulos que se filtran y se separan por tamaños de partículas, recuperando en el proceso, materiales como el cobre o el aluminio. Los componentes químicos se tratan con ácido y se neutraliza para separar las sales metálicas, dando como resultado una especie de polvo negro fino que en la industria del reciclaje se llama “masa negra”. A través de la separación química, los materiales alcanzan el nivel de pureza necesario para poder utilizarse en la fabricación de nuevas baterías.

En este proceso aparecen sustancias peligrosas para el medio ambiente, como aguas residuales con metales pesados tóxicos, gases y xerosina, fango con plata y plomo además de compuestos metálicos  que se disuelven en hierro, níquel, arsénico y/o cobalto.

Técnica pirometalúrgica

En términos sencillos, la técnica pirometalúrgica consiste en el procesado del metal a través del fuego. Es decir, la masa negra antes mencionada se introduce en un horno para tratarlo a altas temperaturas. El procesamiento pasa por diferentes fases: calcinación; rotación del horno; fusión; soplado; refinación pirometalúrgica y empobrecimiento de deshechos.

Esta técnica puede utilizarse con cualquier formato de batería. Eso sí, implica un alto consumo energético (el del horno para incinerar la materia) y, aunque las cenizas contienen materiales útiles, esta técnica produce humos tóxicos y limita la recuperación de otros componentes valiosos. De ahí que sea una técnica con altos costes, que no está al alcance de cualquier empresa.

La investigación sobre el reciclaje de baterías de litio continúa

Dado que hablamos de una industria, la del reciclaje de litio, que promete ser muy rentable y necesaria, las investigaciones en los mecanismos utilizados para este fin no cesan. Los dos procesos anteriores tienen un carácter metalúrgico. Pues bien, científicos alemanes han anunciado un nuevo método para el reciclaje de baterías de litio y otras químicas, con un enfoque mecanoquímico. Es decir, partiendo del uso del aluminio que contiene el cátodo como agente reductor, combina procesos mecánicos con reacciones químicas para recuperar hasta el 70% del litio de una batería.

Pero ¿cómo lo hacen? En este método también se parte de triturar los residuos de la batería de litio y provocando una reacción química con el aluminio, conformando compuestos metálicos con compuestos de litio solubles en agua. El litio se consigue recuperar mediante la disolución de estos compuestos en agua para, seguidamente, calentarlos para que se evapore el agua.

Si tenemos en cuenta que esta reacción mecanoquímica se da tanto a temperatura como a presión ambiente, energéticamente hablando se trata de un sistema especialmente eficiente, no necesitando altas temperaturas en el proceso y, por tanto, reduciendo la cantidad de energía necesaria para su procesamiento. También reduce el impacto ambiental de los métodos anteriores, al no utilizar químicos corrosivos y no generar las emisiones que supone trabajar a altas temperaturas. Y tampoco hace falta una clasificación previa de los materiales, lo que además de reducir los costes también facilita la implementación industrial, al tratarse de un procesamiento más sencillo.

Estamos seguros que en los próximos años seguirá avanzando la investigación en la materia para solventar los retos que actualmente presenta el reciclaje de baterías de litio.

¿Qué retos debe afrontar el reciclaje de baterías de litio?

Y ¿cuáles son los principales obstáculos o retos que debe afrontar el reciclaje de baterías de litio actualmente? Tenemos, por un lado, los retos ambientales, ya que en el proceso se consume mucha agua y energía, se emiten gases y residuos altamente contaminantes. Por otro lado, el proceso del reciclado es bastante costoso y no permite recuperar todavía el 100% del material. En este sentido, el desarrollo de tecnologías de reciclaje, como la última que mencionamos, ya caminan en este sentido, buscando reducir el impacto ambiental y abaratar el proceso.

En tercer lugar, a pesar de ser el común denominador de todas las baterías de litio, el litio ofrece menos beneficios que el cobalto o el níquel en el proceso de reciclado. Esto se debe, en parte, a la menor cantidad de este metal en la batería. De ahí que haga falta muchas baterías para reciclar, para que el negocio pueda ser beneficioso. Algo que, como decíamos anteriormente, en un futuro no muy lejano no será un problema.

¿Cuál es la situación actual del reciclaje de baterías de litio?

Si bien ha habido mejoras en el desarrollo del reciclaje de baterías de litio en la última década, debido a los obstáculos mencionados, actualmente se reciclan en el EEUU y EU solamente el 1% de las baterías de litio que llegan al final de su ciclo vital. Algo que sin duda necesita mejorar y mucho.

De ahí que tanto en China, como en EEUU y Europa se estén desarrollando iniciativas a gran escala para el reciclaje de baterías de litio. Y esto implica, además de mejorar los procesos de reciclaje, una mayor regulación e incentivos que permitan aumentar las inversiones que conduzca a procesos de innovación y desarrollo de la tecnología del reciclaje del litio.

La rentabilidad que promete el reciclaje de baterías de litio hará de esta industria un negocio muy beneficioso. No obstante, todavía han de pasar unos años hasta que las soluciones del reciclado del litio alcancen la escala que se necesita.

¿Será suficiente con el reciclaje de baterías de litio para sostener la demanda de este metal?

Esta es una buena pregunta y no tiene una fácil respuesta. Hay muchas incógnitas que quedan por responder: ¿Cuántos nuevos yacimientos de litio se explotarán? ¿Cuánto crecerá realmente la oferta y demanda de baterías de litio para automoción y acumulación de energía? ¿Cuán rápido avanzarán los procesos de reciclaje y hasta dónde llegarán?

Por ello, más que pensar únicamente en si habrá suficiente oferta para cubrir la demanda prevista, es importante ampliar la mirada a otros elementos que contribuyan a la sostenibilidad de la transición energética. Y esto pasa por reducir, reutilizar y reciclar, así como por la búsqueda de alternativas, tanto a nivel de químicas como de forma de almacenar energía.

La 3 Rs de la economía circular

Una economía lineal requiere de la constante extracción de nuevas materias primas para fabricar productos que luego se desechan. Algo que a día de hoy se ve claramente como insostenible. Por ello, para que la transición energética sea sostenible es necesario avanzar hacia una economía circular que implica, entre otras cuestiones, aprovechar los residuos para transformarlos en nuevos recursos. Y esto se realiza a través de las 3 Rs principales: reducir, reutilizar y reciclar.

Así que, además del reciclaje de baterías de litio y como complemento al mismo, es importante también reducir nuestra necesidad de litio, por ejemplo, dimensionando correctamente los sistemas de almacenamiento que utilizamos.

También lo puedes hacer compartiendo la producción y almacenamiento de energía. De la misma manera que se puede compartir un vehículo eléctrico, también se pueden compartir instalaciones fotovoltaicas con y sin baterías de litio. Así dispones del autoconsumo compartido y las comunidades energéticas, fórmulas que permiten afrontar de manera colectiva la transición energética.

Por su parte, la reutilización es algo que también es importante explorar para conseguir una economía más sustentable. Baterías de litio que ya no sirven para el uso para el que fueron diseñadas pueden tener una segunda, tercera o cuarta vida, utilizándose para otras aplicaciones. Por ejemplo, la batería de un vehículo eléctrico podría adaptarse para ser utilizada en el almacenamiento de energía para autoconsumo con renovables.

Alternativas al litio

Complementariamente al reciclaje, reutilización y reducción de las baterías de litio, están abiertas otras líneas de investigación y desarrollo de sistemas de almacenamiento basadas en otras químicas más abundantes, más asequibles y con menor costo ambiental.

Este es el caso de las baterías de zinc. El zinc es muy versátil y puedes utilizarlo en todo tipo de aplicaciones y configuraciones, a partir de formatos muy pequeños. También ofrece una mayor seguridad intrínseca y la implementación industrial sería sencilla, al utilizar el mismo proceso de fabricación y equipos que las baterías de litio.

Pero, sin duda, la alternativa al litio para almacenamiento que está ganando más peso son las baterías de sodio. Estas se pueden utilizar para una amplia gama de aplicaciones de baterías. Son muy eficientes energéticamente y pueden cargarse rápidamente sin comprometer la calidad del rendimiento.

Almacenamiento a través de la red

Como decíamos al principio, el impulso del almacenamiento de energía para autoconsumo se debe, en parte, a la necesidad de ser más independientes de un oligopolio energético en el que no se confía.

Pero un crecimiento como el esperado en las necesidades de estas materias primas, pone límite a esta forma de entender los sistemas de almacenamiento. En un futuro no muy lejano, este almacenamiento deberá ser a través de la red, pudiendo almacenar nuestros excedentes para utilizarlos cuando los necesitemos, igual que sucede actualmente con las baterías de litio.

Ya se han dado pasos en este sentido, por ejemplo, con la fórmula de la batería virtual para la compensación de excedentes. Pero todavía queda que pelear para conseguir un sistema de compensación de la energía más eficiente y justo, que reduzca la necesidad de disponer de una batería en cada vivienda.

La sostenibilidad como pilar de la transición energética

En este artículo hemos visto que el reciclaje del litio es un reto esencial para continuar a buen ritmo con la transición energética a energías renovables. Pero también es necesario ampliar el foco de intervención, transitando a una economía circular, más sostenible, que reduzca su necesidad de litio, reciclando y reutilizando, así como buscando alternativas al litio, incluso, a la forma misma en la que se almacena energía.

Mientras que se avanza en estas diferentes líneas, el litio seguirá siendo la química predilecta para el almacenamiento de energía. Por lo que es importante avanzar hacia un uso responsable y sostenible del mismo. Y ¿qué puedes hacer tú? Por ejemplo, si vas a instalar una batería de litio para almacenar la energía de tus paneles solares, es importante que esté bien dimensionada, no solo para tú bolsillo sino también para el medioambiente.

Si quieres saber más sobre sistemas de almacenamiento de energía o estás pensando en instalar baterías de litio para tu autoconsumo y quieres saber desde el principio que tendrás el correcto dimensionado, contacta con nosotros. Cuando contratas tu instalación con Cambio Energético, te acompañamos en todo el proceso: desde el estudio previo, el diseño y la instalación, hasta la legalización y la tramitación de la subvención, si la hubiera. Pídenos un presupuesto sin ningún tipo de compromiso. Estaremos encantados de atenderte.