Proceso de reciclado de baterías de litio

Proceso de reciclado de baterías de litio

06/29/2023 0

Por Ricardo Berizzo, Ingeniero Electricist UTN Facultad Regional Rosario


Las baterías de iones de litio están en el corazón de todos los vehículos eléctricos, computadoras portátiles y teléfonos inteligentes, y son esenciales para almacenar energía renovable frente a la emergencia climática. Pero todas las operaciones mineras actuales del mundo no pueden extraer suficiente litio y otros minerales clave para satisfacer la creciente demanda de estas baterías. Establecer nuevas minas es un esfuerzo costoso que lleva años. Y la minería también crea una serie de dolores de cabeza ambientales, como el agotamiento de los recursos hídricos locales y la contaminación de la región cercana con desechos de desaguaderos, que han dado lugar a protestas contra las nuevas extracciones.



Reciclado de baterias de Litio

Todo esto significa que la capacidad de reciclar las baterías existentes es crucial para cambiar de manera sostenible el sistema energético global. Pero el reciclaje de baterías de iones de litio solo ha hecho avances comerciales recientemente. Los fabricantes de baterías han dudado ante la preocupación de que los productos reciclados puedan ser de menor calidad que los construidos a partir de minerales recién extraídos, lo que podría reducir la vida útil de la batería o dañar el interior de la misma. Las consecuencias podrían ser graves, especialmente en una aplicación como un vehículo eléctrico.

Las plantas de reciclado también mejoran su tecnología para disipar toda duda de la calidad de los productos obtenidos.

Las plantas de reciclaje de baterías de litio tienen, en promedio, una capacidad de 1000 kg/hora con tecnologías mecánicas avanzadas. La línea de reciclaje de baterías contiene un sistema de purificación de aire automático, ecológico, seguro, de alta eficiencia y alta capacidad de producción.

En la actualidad, la investigación sobre el reciclaje de baterías de litio ya fuera de uso se centra principalmente en la recuperación de metales de ánodo de alto valor, cobalto y litio. El cobre en el electrodo negativo de la batería de litio de desecho (contenido de hasta el 35%) es una importante materia prima de producción ampliamente utilizada.



Basándonos en las características estructurales de las baterías, se presenta un proceso de separación física respetuoso con el medio ambiente para realizar una separación y recuperación eficientes de las baterías de litio descartadas.


Materias Primas de la planta de reciclado

La planta de reciclaje de baterías se utiliza para desmantelar y reciclar la batería de paquete blando, de teléfono móvil, con carcasa metálica, cilíndrica, etc. Los diferentes tipos de baterías tienen diferentes procedimientos de reciclaje.




Proceso técnico:

El proceso comprende principalmente los siguientes pasos: después de descargar las baterías de desecho recuperadas, el triturado, la separación magnética, la separación por aire, el triturado, la separación por gravedad, el cribado y otros procesos se llevan a cabo mediante equipos mecánicos.


DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO


  1. 

Shredder – Trituradora: tritura las baterías de litio en pedazos más pequeños.

Hammer crusherTrituradora de martillos: trituración secundaria de materiales.

Grinder -. Molino: Para la molienda de los materiales triturados.

Separation machineMáquina separadora: Separa los materiales después de ser triturados.

CollectorColector: Recoge y suelta el polvo.

Pulse purifier Purificador de pulsos (air filter): Limpia todo el polvo producido durante el funcionamiento de todo el sistema.

Classifyng screenCriba clasificadora: criba los materiales clasificados por la máquina de separación y criba los materiales metálicos más grandes.

Magnetic machineMáquina magnética: Separar el níquel de los metales.

Gravity separatorSeparador por gravedad: Separa aquellos materiales más finos que se obtienen de la criba y separa el metal por completo.

High pressure blower Soplador de alta presión: Mantiene todo el sistema en estado negativo para recolectar los materiales y purificar el aire.

Los productos finales de la máquina de reciclaje de baterías de litio son polvo de grafito, litio, ácido de cobalto, aluminio y cobre.



Excepcionalmente, el producto final también tiene plástico separador (solución no- carbonizada) y metal (solo batería de litio con cobertura de metal).Plásticos Separadores – Cobertura de hierro





Energía/Impacto ambiental

Para comprender cómo el reciclaje puede reducir los efectos y los costos del reciclaje de baterías, se deben definir los materiales utilizados en las baterías y sus costos, y comparar el costo de los materiales nuevos y reciclados.

Extracción y refinación de materiales vírgenes y reciclaje de materiales usados para baterías costos ambientales.

Por ejemplo, 1 Tonelada de litio virgen requiere 250 Toneladas de mineral o 750 Toneladas de salmuera. Si bien la refinación de salmuera requiere menos energía que la refinación de espodumeno (roca que contiene litio), requiere de 18 a 24 meses, produce litio de menor grado y recupera menos litio presente en la salmuera que el que se recupera del mineral. Además, el uso del agua es una preocupación; por ejemplo, el 65% del agua en Chile es consumida por la industria minera.

El reciclaje también tiene costos ambientales, incluidos el transporte, la preparación y el alto uso de energía. Igualmente dados los costos de fabricar baterías, reciclar los materiales de las baterías puede tener sentido. Ejemplo: De las 500.000 toneladas estimadas de baterías que pudieron reciclarse de la producción mundial en 2019, se podrían haber recuperado 15000 toneladas de aluminio, 35000 toneladas de fósforo, 45000 toneladas de cobre, 60000 toneladas de cobalto, 75000 toneladas de litio y 90000 toneladas de hierro. Estas cantidades de materiales pueden reducir la necesidad de extraer nuevos minerales y también permitir que los países reduzcan su dependencia de otros para el suministro de baterías.

Asia Oriental tiene casi dos tercios de la capacidad actual de reciclaje, con 207 500 toneladas de capacidad de reciclaje de baterías y nueve instalaciones establecidas y dos planificadas. Cinco de las capacidades establecidas están en China, con una capacidad total de 188.000 toneladas. Tres instalaciones de reciclaje establecidas operan en Japón con una capacidad total de 21500 toneladas, y una instalación con una capacidad de 8000 toneladas está operando en Corea del Sur.

Europa tiene el segundo mayor conjunto de instalaciones activas de reciclaje de baterías, con siete instalaciones y un total de 92.000 toneladas de capacidad. Las plantas se distribuyen uniformemente entre el Reino Unido, Francia, Bélgica, Suiza y Alemania.

América del Norte tiene cuatro instalaciones (Canadá y Estados Unidos tienen dos instalaciones cada uno, con capacidades totales similares) en funcionamiento con una capacidad total de 20.500 toneladas.

Australia tiene una planta de reciclaje con una capacidad de 3000 toneladas.

En resumen, más de dos tercios de la capacidad de reciclaje actual se encuentra en China, y aproximadamente el 90 % de la capacidad de reciclaje se concentra en Europa y Asia oriental.


CONCLUSIÓN

Si bien la tecnología de reciclaje está parcialmente establecida, actualmente se están aplicando descubrimientos técnicos adicionales los cuales se necesitan aumentarlos para continuar mejorando los procesos de reciclaje. Los nuevos descubrimientos alimentarán la industria del reciclaje en rápida expansión para ayudar a conservar los recursos y proporcionar una sostenibilidad global.


Fuentes:

https://www.sunygroup.cn/

https://www.san-lan.com

https://www.scientificamerican.com/

https://pubs.acs.org/


Matias Villegas
matiasvillegas