Conforme aumenta la popularidad del coche eléctrico, tendremos que reciclar las baterías

Las baterías de los coches eléctricos contienen minerales fundamentales como cobalto y litio. Tendremos que reciclarlos a no ser que queramos seguir excavando la tierra en busca de nuevos materiales.

Publicado 1 jun. 2021 13:23 CEST
Un trabajador inspecciona las baterías de los coches

Un trabajador inspecciona las baterías de los coches en la fábrica de Xinwangda Electric Vehicle Battery Co. Ltd., que fabrica baterías de litio para coches eléctricos y otros usos, en Nanjing, China.

Fotografía de AFP/Getty

Cuando Ford presentó la semana pasada el F-150 Lightning —una versión totalmente eléctrica del vehículo más vendido en Estados Unidos— fue un hito en la breve historia de los coches eléctricos. El precio de esta camioneta de 530 caballos y casi 3000 kilogramos, cuyo precio se sitúa por debajo de los 40 000 dólares, ha suscitado comparaciones con el Modelo T de Ford, el vehículo al que se atribuye el acceso de la clase media al automóvil. En las primeras 48 horas posteriores al debut de este monstruo que funciona con baterías, Ford recibió unos 45 000 pedidos anticipados, lo que equivale a casi el 20 por ciento de todos los vehículos eléctricos matriculados en Estados Unidos el año pasado.

El F-150 Lightning, junto con los cientos de modelos de vehículos eléctricos que lanzarán los mayores fabricantes de automóviles en los próximos años, sugiere que la revolución de los coches eléctricos se está popularizando. Pero a medida que madura este sector fundamental para combatir el cambio climático, surge un nuevo reto: cómo adquirir todos los minerales necesarios para fabricar las baterías de los vehículos eléctricos.

El litio, el níquel, el cobalto y el cobre que contienen esas baterías se han extraído de la tierra en algún momento. En la actualidad, gran parte de esa extracción se concentra en lugares como Rusia, Indonesia y la República Democrática del Congo, donde la vigilancia ambiental suele ser escasa, el derecho laboral suele ser poco estricta y sector minero tiene un historial de conflictos con las comunidades locales. Como se espera que el número de vehículos eléctricos en las carreteras ascienda de 10 millones en 2020 a más de 145 millones en 2030, se prevé que la demanda de minerales para baterías también aumentará. Algunos observatorios del sector advierten que el auge del transporte limpio podría suscitar un auge de la minería sucia.

Para reducir la necesidad de nuevas extracciones, los expertos señalan que vamos a tener que mejorar mucho el reciclaje de las baterías de los vehículos eléctricos cuando mueran. Aunque solo ha muerto una pequeña cantidad de baterías de coches eléctricos, se espera que en las próximas décadas se retiren millones de toneladas de baterías. Esas baterías podrían suministrar una parte importante de la futura demanda de minerales de la industria de los vehículos eléctricos, pero se necesitan mejores métodos de reciclaje y políticas gubernamentales que los apoyen para garantizar que las baterías no acaben en los vertederos.

«La forma en que se ha dado la vuelta a esto es: “Tendremos que abordar estos problemas climáticos, desarrollemos minas nuevas, extraigamos esto lo más rápido posible”», dice Payal Sampat, directora de Programas de Minería de Earthworks, una organización ambiental sin ánimo de lucro. «Y no cabe duda de que así funciona la planificación a corto plazo. Pero tenemos que idear algunas soluciones meditadas para este problema que es a muy largo plazo».

Las partes de una batería

Las baterías de los coches eléctricos son piezas tecnológicas complejas, pero a un nivel básico no son muy diferentes de la batería de iones de litio de tu móvil. Las celdas individuales de la batería están compuestas de un cátodo metálico (hecho de litio con una mezcla de otros elementos que pueden incluir cobalto, níquel, manganeso y hierro), un ánodo de grafito, un separador y un electrólito líquido que normalmente está compuesto de una sal de litio. Cuando los iones de litio cargados fluyen del ánodo al cátodo, se genera una corriente eléctrica.

Una sola batería como esta basta para alimentar un móvil. Para un coche, hay que agrupar miles de celdas, normalmente en una serie de módulos que interconectados para formar paquetes de baterías que se protegen en una carcasa metálica. En total, estos gigantescos sándwiches electroquímicos pueden pesar más de 450 kilogramos cada uno (la batería del F150-Lightning pesa cerca de 900 kilogramos).

La mayoría de los materiales valiosos que quieren extraer los recicladores se encuentran en las celdas individuales de las baterías. Pero las baterías de los vehículos eléctricos están diseñadas para aguantar muchos años y miles de kilómetros de uso, no para desmontar sus componentes. «Por muchas buenas razones, no queremos que se desmonten de un plumazo», dice Paul Andersen, investigador principal del proyecto Reutilización y Reciclaje de Baterías de Iones de Litio (ReLib) del Instituto Faraday, en la Universidad de Birmingham, en el Reino Unido.

En parte debido al coste y la complejidad de desmontar las baterías de los coches eléctricos, los métodos de reciclaje actuales son bastante rudimentarios. Una vez la batería está descargada y se retira la carcasa exterior, los módulos suelen triturarse y arrojarse a un horno. Los materiales más ligeros, como el litio y el manganeso, se queman y dejan una aleación en forma de pasta que contiene metales más valiosos, como el cobre, el níquel y el cobalto. A continuación, pueden purificarse los metales individuales a partir de esa aleación empleando ácidos fuertes. Para estos procesos, conocidos como recuperación pirometalúrgica e hidrometalúrgica, se necesitan grandes cantidades de energía y producen gases tóxicos y productos residuales que hay que volver a capturar.

Aunque se suele recuperar la mayor parte del cobalto y el níquel, en la mayoría de los casos el litio no es lo bastante valioso como para que los recicladores intenten reciclarlo. Si se recupera el litio, no suele tener la calidad adecuada para fabricar baterías nuevas.

En el futuro, podría existir una opción más limpia y eficiente: el reciclaje directo, o la separación del material del cátodo de las celdas individuales de la batería y la rehabilitación de las mezclas de sustancias químicas en su interior, lo que incluiría añadir litio que se ha agotado por su uso, en lugar de extraer metales para la mezcla. Gavin Harper, investigador del Instituto Faraday, afirma que, aunque los métodos de reciclaje directo aún están en una fase temprana de desarrollo, algún día este enfoque podría permitir a los recicladores recuperar más materiales del interior de las baterías y obtener un producto final de mayor valor.

«Las materias primas tienen valor, pero hay mucho más valor en la forma en que se combinan», afirma Harper. «Ese sería el Santo Grial del reciclaje: intentar conservar el valor que hay en la estructura, no solo en los materiales».

Aumentar la escala del sector

La Agencia Internacional de la Energía (AIE) estima que actualmente el mundo tiene la capacidad suficiente para reciclar 180 000 toneladas métricas de baterías de vehículos eléctricos al año. A modo de comparación, todos los vehículos eléctricos puestos en circulación en 2019 acabarán generando 500 000 toneladas métricas de baterías desechadas.

Y eso es solo en un año. Para 2040, la AIE estima que podría haber 1300 gigavatios/hora de baterías agotadas que necesitan ser recicladas. En términos de masa, Harper explica que un paquete de baterías de 80 kilovatios/hora de un Modelo 3 de Tesla pesa poco más de 450 kilogramos. Si todas esas baterías agotadas procedieran de los Modelos 3 de Tesla, esta cantidad de capacidad de almacenamiento de baterías gastadas se traduce en casi ocho millones de toneladas métricas de baterías desechadas, lo que según Harper equivale a 1,3 veces la masa de la Gran Pirámide de Guiza.

Si se puede aumentar la escala del reciclaje, dichos residuos podrían ser una fuente importante de minerales. En un caso hipotético de desarrollo sostenible en el que el mercado de los coches eléctricos crezca a un ritmo compatible con la limitación del calentamiento global a menos de 2 grados Celsius, la AIE estima que el reciclaje podría satisfacer hasta el 12 por ciento de la demanda de minerales del sector de los vehículos eléctricos para 2040. Pero si el mismo caso hipotético climático se combina con un conjunto más optimista de supuestos de reciclaje, el reciclaje podría desempeñar un papel mucho más importante.

Un informe reciente encargado por Earthworks concluye que, si asumimos que el 100 por 100 de las baterías de los vehículos eléctricos se recogen para su reciclado y las tasas de recuperación de minerales, sobre todo de litio, el reciclaje podría satisfacer hasta el 25 por ciento de la demanda de litio de la industria de los vehículos eléctricos y el 35 por ciento de sus necesidades de cobalto y níquel para 2040.

Estas estimaciones «no pretenden predecir el futuro», escribió en un correo electrónico Nick Florin, coautor del informe y director de investigación de la Universidad Tecnológica de Sídney. «Planteamos un futuro posible para explorar la importancia que podría tener el reciclaje como estrategia fundamental para compensar la demanda de nueva minería».

Para aprovechar ese potencial, Florin y sus coautores insisten en la necesidad de políticas gubernamentales sólidas que apoyen el reciclaje de las baterías de los coches eléctricos. Estas podrían incluir pautas para el diseño de las baterías que permitieran a los recicladores desmontarlas con más facilidad, programas de recogida de baterías, leyes que prohíban el vertido y normas que faciliten el transporte de residuos peligrosos de baterías entre jurisdicciones para su reciclaje.

La Unión Europea ya regula la eliminación de las baterías de los vehículos eléctricos mediante un sistema de «responsabilidad ampliada del productor» y actualmente está actualizando sus normativas para establecer objetivos específicos de recuperación de minerales. En cambio, en Estados Unidos solo tres estados tienen requisitos de responsabilidad ampliada del productor que obligan a los fabricantes de baterías de iones de litio a ocuparse de sus residuos.

«Hacer recaer la responsabilidad de la recogida de las baterías al final de su vida útil en el operador que las comercializa es una solución política muy clara», afirma Benjamin Hitchcock Auciello, coordinador del programa Making Clean Energy Clean, Just and Equitable de Earthworks.

El reciclaje no bastará para satisfacer ni el total ni la mayoría de nuestra demanda de metales para baterías, ya que el sector entra en una fase de rápido crecimiento. Thea Riofrancos, politóloga del Providence College de Rhode Island que estudia la extracción de recursos y la tecnología verde, considera que el reciclaje es «una estrategia entre un conjunto de estrategias» para reducir la demanda de nueva minería. Otras soluciones podrían ser el desarrollo de nuevas baterías que utilicen menos minerales y la mejora del transporte público y la construcción de ciudades transitables y aptas para el uso de bicicletas para reducir la demanda de vehículos privados.

Con todo, aunque el reciclaje solo cubra de un cuarto a un tercio de nuestra demanda de minerales para baterías en las próximas décadas, Riofrancos dice que es un área importante en la que centrarse porque nos ayuda a «replantearnos nuestra relación con la tecnología».

«El reciclaje hace que pensemos que hay límites biofísicos», dice Riofrancos. «En definitiva, son recursos no renovables. Tratémoslos como cosas a las que queremos sacar el máximo partido posible, en lugar de algo que extraemos de la tierra y luego desechamos».

Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.

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