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El reciclaje de baterías de litio obtiene un impulso
El Departamento de Energía de EE. UU. Otorgó $ 9.5 millones a una empresa en California que planea construir la primera instalación de reciclaje de Estados Unidos para baterías de vehículos de iones de litio.
Materiales de desecho: El reciclaje de las baterías gastadas de los automóviles eléctricos produce una mezcla de metales finamente triturados, que consta de cobalto, aluminio, níquel y cobre (se muestra a la izquierda), y una lechada que se procesa en una torta de cobalto (a la derecha).
Con sede en anaheim Toxco dice que usará los fondos para expandir una instalación existente en Lancaster, OH, que ya recicla las baterías de plomo-ácido y níquel-hidruro metálico que se usan en los vehículos híbridos-eléctricos actuales.
Actualmente, existe poca necesidad económica de reciclar las baterías de iones de litio. La mayoría de las baterías contienen solo pequeñas cantidades de carbonato de litio como porcentaje del peso y el material es relativamente económico en comparación con la mayoría de los otros metales.
Pero los expertos dicen que tener una infraestructura de reciclaje en su lugar aliviará las preocupaciones de que la adopción de vehículos que usan baterías de iones de litio podría conducir a una escasez de carbonato de litio y una dependencia de países como China, Rusia y Bolivia, que controlan la mayor parte. de las reservas mundiales de litio. En este momento, no vale la pena reciclar litio, pero si la demanda aumenta y hay grandes suministros de material usado, la situación podría cambiar, dice Linda Gaines, investigadora del Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología de Transporte del Laboratorio Nacional de Argonne.
La subvención del DOE de Toxco puede parecer un cambio de bolsillo: la semana pasada, DO premiado un total de $ 2.4 mil millones para empresas que desarrollan baterías y sistemas para vehículos eléctricos, pero también es el comienzo del proyecto. Las ventas de híbridos enchufables y vehículos totalmente eléctricos aún no han despegado, y aunque el presidente Barack Obama se ha comprometido a tener un millón de híbridos enchufables en las carreteras de EE. UU. Para 2015, probablemente pasará una década antes de cualquier reciclaje a gran escala. Se requiere capacidad.
Sin embargo, demostrar la capacidad de reciclar será clave para demostrar que los vehículos eléctricos son verdaderamente ecológicos, tanto en funcionamiento libre de emisiones como en diseño sostenible. La gestión de estas baterías debe realizarse de una manera ambientalmente responsable y económica, dice Todd Coy, vicepresidente ejecutivo de Kinsbursky Brothers, la empresa matriz de Toxco.
Toxco también tiene una ventaja sobre los recién llegados al mercado. La compañía ya es el reciclador de baterías líder en América del Norte y ha estado reciclando baterías de litio recargables y de carga única utilizadas en dispositivos electrónicos y aplicaciones industriales desde 1992 en sus instalaciones canadienses en Trail, Columbia Británica. Ya estamos gestionando la mayor parte de las baterías, dice Coy.
La instalación de Trail es también la única en el mundo que puede manejar diferentes tamaños y químicas de baterías de litio. Cuando llegan las baterías viejas, se introducen en un molino de martillos y se trituran, lo que permite separar fácilmente los componentes de aluminio, cobre y acero. Las baterías más grandes que aún pueden tener carga se congelan criogénicamente con nitrógeno líquido antes de martillarlas y triturarlas; a -325 grados Fahrenheit, la reactividad de las células se reduce a cero. Luego, el litio se extrae inundando las cámaras de la batería en un baño cáustico que disuelve las sales de litio, que se filtran y se utilizan para producir carbonato de litio. El lodo restante se procesa para recuperar cobalto, que se utiliza para fabricar electrodos de batería. Aproximadamente el 95 por ciento del proceso está completamente automatizado.
La subvención del DOE ayudará a Toxco a transferir el proceso de reciclaje Trail a sus operaciones en Ohio, sentando las bases para una planta avanzada de reciclaje de baterías de litio que puede expandirse para adaptarse al crecimiento esperado en el mercado de vehículos eléctricos de EE. UU. El fabricante de coches eléctricos Tesla Motors , como la mayoría de los principales fabricantes de automóviles, ya envía paquetes de baterías viejos o defectuosos a las instalaciones de Toxco's Trail para su reciclaje. Es muy importante para nosotros, dice Kurt Kelty, director de tecnologías de almacenamiento de energía en Tesla. El tema del reciclaje es un tema clave y debemos hacerlo bien.
Pero Kelty dice que la economía del reciclaje depende en gran medida de la química de las baterías de iones de litio que se utilicen. Agrega que el litio es actualmente uno de los metales menos valiosos para recuperar. Por ejemplo, el litio en un paquete de baterías Tesla Roadster representaría aproximadamente $ 140 de un sistema con un costo de reemplazo de $ 36,000. Para la mayoría de las baterías de iones de litio, el litio representa menos del 3 por ciento del costo de producción.
La parte de litio tiene un costo realmente insignificante cuando se compara con otros metales; níquel, cobalto, esos serán los principales impulsores [del reciclaje], dice Kelty, y agrega que Tesla en realidad gana dinero reciclando solo los componentes reciclados que no son de litio de sus baterías. Entonces, si bien hemos estado leyendo muchos artículos sobre la industria que se está quedando sin litio, está perdiendo por completo. Hay mucho litio por ahí.
Las estimaciones varían, pero el cobalto se vende en el mercado a unos 20 dólares la libra, en comparación con los 3 dólares la libra del carbonato de litio. El cobalto, un subproducto de la minería del níquel y el cobre, también es más escaso y la mitad del suministro mundial proviene de la República Democrática del Congo, una región políticamente inestable.
Algunas químicas de iones de litio son menos rentables de reciclar. Por ejemplo, las baterías de fosfato de hierro y litio producidas por A123 Systems no devuelven tanto valor. Los materiales de menor costo en las baterías del A123 le dan a la empresa una ventaja sobre sus competidores, pero también hacen que sus baterías sean menos económicas de reciclar.
La situación del litio podría cambiar. Consultor de investigación de la industria Tru Group dice que la recesión global ha llevado a un gran excedente de litio en el mercado, manteniendo los precios bajos. La consultora, sin embargo, espera que para 2013, la oferta y la demanda vuelvan a estar equilibradas y que se produzca una contracción de la producción alrededor de 2017 y más allá.
A largo plazo, algunos observadores creen que la introducción masiva de vehículos eléctricos e híbridos enchufables, combinada con el hecho de que gran parte de las reservas mundiales de litio se encuentran en países extranjeros y potencialmente hostiles, podría provocar un gran aumento en el precio del litio. carbonato. La preocupación es que podríamos terminar intercambiando el pico del petróleo por el pico del litio.
Gaines está analizando de cerca el problema de la escasez. Ella está supervisando un proyecto de cuatro años en Argonne que evaluará la demanda a largo plazo de materiales para baterías de iones de litio e infraestructura de reciclaje. Gaines dice que la investigación hasta la fecha muestra que la demanda podría satisfacerse hasta 2050, incluso si las ventas de vehículos enchufables crecen drásticamente. Pero el reciclaje será crucial para ayudar a los EE. UU. A volverse menos dependientes de las fuentes extranjeras de litio. Demostramos que el reciclaje aliviaría los suministros potencialmente escasos, dice.