Recuperar en lugar de triturar: reciclar pilas de forma más eficiente
Investigadores del KIT colaboran con la industria en el desarrollo de un proceso de reciclaje más sostenible para reciclar más eficazmente los materiales de las baterías de iones de litio
El mercado de los coches eléctricos crece rápidamente y con él la demanda de baterías de iones de litio (LIB). Su reciclado es también un componente importante del ciclo de producción. Los procesos actuales descomponen los materiales activos de las baterías en sus componentes moleculares, lo que consume grandes cantidades de energía y productos químicos. En un proyecto conjunto a gran escala, investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) y socios de empresas industriales están desarrollando una cadena de procesos completa para reciclar las baterías usadas de forma más eficiente, recuperando los componentes activos y conservando su función. El Ministerio Federal de Educación e Investigación financia el proyecto con casi tres millones de euros.
La electrificación de la movilidad es una importante contribución a la consecución de los objetivos alemanes de protección del clima y, por tanto, una megatendencia para la industria automovilística en Alemania. "La elevada demanda asociada de baterías de iones de litio requiere ciclos de materiales sostenibles y cerrados -desde los materiales de la batería, pasando por todo el ciclo de vida, hasta su reciclaje-, así como una producción reciclable de las celdas de la batería", afirma el Dr. Marco Gleiß, del Instituto de Ingeniería de Procesos Mecánicos y Mecánica, que coordina por parte del KIT el proyecto conjunto "Cadena de procesos ágil para el reciclaje directo de baterías de iones de litio y la regeneración de materiales activos" (DiRecReg). "Cerrando la cadena de valor, podemos reducir al mismo tiempo la dependencia de Alemania y la Unión Europea de las materias primas", afirma Gleiß.
Conservar en lugar de triturar o descomponer
Los procesos actuales trituran las pilas y disuelven los materiales activos hasta el nivel molecular para extraerlos después del líquido en forma de sales metálicas. Aunque hasta el 90% de los elementos críticos, como el cobalto, el níquel y el manganeso, pueden recuperarse de este modo, la cantidad de energía y productos químicos necesarios es muy elevada. Además, el material de la batería tiene que producirse desde cero a partir de los materiales recuperados, lo que requiere una gran cantidad de energía y materias primas. Los planteamientos más novedosos y prometedores para las pilas usadas y los rechazos de producción se basan en el reciclado directo de los materiales activos. "Los materiales activos ya no se disuelven por completo. En su lugar, se descomponen en los componentes individuales de la célula y se separan mecánicamente para recuperarlos de la forma más pura posible", explica Gleiß.
La recuperación activa de los materiales de las pilas aún está en pañales
Sin embargo, esta cadena de procesos para el reciclado directo aún no se ha establecido en la industria. Aún no es posible predecir el comportamiento material del material reciclado recuperado. Además, no existen criterios ni normas para evaluar la utilidad del material envejecido. Además, en la actualidad siguen faltando soluciones prácticas y económicas para desmontar los distintos paquetes de baterías hasta los componentes individuales sin grandes esfuerzos. "Nuestro proyecto conjunto aborda estos puntos críticos y se ocupa principalmente del desarrollo de una cadena de procesos ágil para el reciclado directo de baterías de iones de litio y la regeneración de los materiales activos recuperados de este modo", afirma el coordinador del proyecto, el Dr. Thomas Dreyer, de Weber Ultrasonics AG. También es importante que el proceso se adapte de forma variable a los distintos materiales de partida para la producción de baterías, así como a los rechazos de producción, y que pueda procesar distintos formatos y diseños de baterías. "El objetivo también es sustituir los pasos del proceso de alto consumo energético de los métodos de reciclaje utilizados actualmente y suministrar materiales secundarios reciclados de forma sostenible y de alta calidad en el sentido de una economía circular", afirma Gleiß.
Tres millones de euros para un proyecto conjunto con cuatro socios investigadores y siete industriales
El proyecto DiRecReg tendrá una duración de tres años y está financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación con 2,95 millones de euros. El consorcio del proyecto, dirigido por Weber Ultrasonics AG, consta de diez socios y un socio asociado. Está formado por cuatro institutos del KIT - el Instituto de Ingeniería de Producción wbk, el Instituto de Ingeniería de Procesos Mecánicos y Mecánica, el Instituto de Geociencias Aplicadas - Cátedra de Geoquímica y Ciencia de Depósitos y el grupo de trabajo de Tecnología de Películas Delgadas - así como por seis socios industriales: el fabricante de células de baterías PowerCo SE, el grupo de tecnología de materiales y reciclaje Umicore AG & Co. KG, los expertos en tecnología de agarre y manipulación SCHUNK SE & Co. KG, la empresa FIBRO LÄPPLE TECHNOLOGY GMBH como integrador de sistemas y los fabricantes de sistemas Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH y Weber Ultrasonics AG. Siemens también está apoyando el proyecto desde una perspectiva de control y digitalización como parte de una asociación asociada.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
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