El proyecto REWIND: un salto hacia el futuro del reciclado de pilas
Sin baterías de iones de litio, la movilidad respetuosa con el medio ambiente y un suministro energético sostenible serían prácticamente inconcebibles. Sin embargo, la creciente demanda de baterías y de las materias primas asociadas plantea grandes retos. El proyecto REWIND pretende superar importantes obstáculos en el camino hacia una economía circular eficiente y ecológicamente sostenible. REWIND forma parte del programa BattFutur del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF).
El objetivo del proyecto está claramente definido: Mejorar significativamente la reciclabilidad de las baterías para aumentar la eficiencia de los recursos y reducir las emisiones de CO2. Un objetivo central de REWIND es contrarrestar la escasez de trabajadores cualificados y atraer a jóvenes científicos a la investigación sobre baterías mediante la creación de un grupo de investigación junior en el Centro Fraunhofer de I+D para Electromovilidad (FZEB) del Instituto Fraunhofer de Investigación sobre Silicatos ISC. Este proyecto apoya el objetivo general de establecer un "Centro de Competencia para el Reciclado Directo" y sentar así las bases para futuras innovaciones.
Reciclado directo avanzado mediante diseño circular
El proyecto REWIND establece nuevos estándares en el reciclaje de pilas. Con un enfoque circular "ab initio" -desde el principio-, el proyecto pretende desarrollar una batería de iones de litio (LIB) cuyo prototipo no sólo sea reciclable, sino cuyos componentes también puedan recuperarse casi por completo y de forma que se preserve su estructura. Tras una etapa de regeneración, los materiales reciclados pueden reutilizarse directamente en la producción de células.
A pesar de las ventajas del reciclado directo -conservación de recursos y (potencialmente) menores costes de producción debido a la eliminación de la etapa de alta temperatura en la síntesis de los materiales activos- aún no se ha establecido un proceso de este tipo a escala industrial. En la actualidad, las células se suelen triturar mecánicamente y, a continuación, se procesan mediante métodos hidrometalúrgicos, con la extracción de muchos elementos, pero con la pérdida de los materiales funcionales. Esto se debe principalmente al bajo nivel de madurez tecno-lógica. Por ejemplo, las impurezas de los procesos mecánicos previos dificultan el procesamiento, y la necesaria separación de cátodos y ánodos es un obstáculo tecnológico particular. Debido a la variedad de formatos de celdas de baterías de litio y a las distintas químicas de las celdas, la separación de ánodos y cátodos no ha sido económicamente viable porque las celdas de las baterías no están etiquetadas. REWIND también está trabajando en este problema y, por ejemplo, en cooperación con el Prof. Dr. Karl Mandel de la Universidad Frie-drich-Alexander de Erlangen-Nuremberg, quiere avanzar en el etiquetado mediante el uso de partículas marcadoras que permitan una identificación sencilla y fiable de los ingredientes.
Un ciclo sostenible
Un objetivo clave de REWIND es desarrollar una célula LIB con electrodos y diseños de célula reciclables especialmente diseñados. Esto significa que los materiales activos del cátodo y el ánodo, así como el negro de humo conductor y las carcasas de las celdas, pueden regenerarse mediante procesos parcialmente automatizados, basados en el agua y energéticamente eficientes, y utilizarse directamente en nuevas bat-terías. En comparación con los métodos de reciclado convencionales, como los procesos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos, el reciclado directo de REWIND ofrece ventajas significativas. Esto es especialmente evidente en la recuperación de materiales activos catódicos funcionales pero menos "valiosos", como el fosfato de hierro y litio (LFP), y materiales anódicos como el grafito.
Concentración en el LFP y transferencia a conceptos alternativos de baterías
Debido a la creciente demanda de LFP y a su importancia en la tecnología de las baterías, RE-WIND se está centrando en este material. Además, el concepto se está transfiriendo a las baterías de iones de sodio (NIB) para ampliar las posibilidades de aplicación de las tecnologías desarrolladas. Los costes de material de las NIB son inferiores a los de las LIB. Sin embargo, aún quedan retos tecnológicos por resolver, como la menor densidad energética, por lo que las NIB requieren automáticamente más espacio y pesan más para la misma capacidad de batería.
Bases sólidas y perspectivas de futuro
Los cimientos de REWIND los sentaron una serie de proyectos públicos como AutoKlass, IDcycLIB, AdRecBat, NaKlar y ReUse, muchos de los cuales fueron iniciados y dirigidos por Fraunhofer ISC. "Estos proyectos no sólo han creado valiosos conocimientos y una sólida infraestructura, sino que también han allanado el camino para un trabajo eficiente en el proyecto REWIND", afirma el Dr. Andreas Flegler, director del Centro Fraunhofer de I+D para Electromovilidad e iniciador de REWIND.
El proyecto REWIND ofrece una gran oportunidad para cerrar el ciclo del reciclado directo, desarrollar una comprensión profunda del proceso global y desarrollar pasos de proceso innovadores. El proyecto dará lugar a la creación de un centro de competencia para el reciclado directo. Será una plataforma para las empresas industriales interesadas, como fabricantes de equipos, fabricantes de equipos originales y productores de materiales.
Por tanto, el proyecto REWIND no sólo representa una innovación tecnológica, sino también una visión sostenible que tiene el potencial de cambiar radicalmente la industria del reciclaje de pilas. Con el apoyo de mentores académicos como el Prof. Dr. Karl Mandel y de diversos mentores industriales, el proyecto REWIND desarrollará soluciones no sólo científicas sino también prácticas que puedan aplicarse rápidamente en la industria. Este proyecto es un paso importante hacia un futuro móvil más sostenible.
Los cuatro pilares del proyecto REWIND:
1. Diseño de materiales y componentes: El objetivo es diseñar materiales y componentes desde cero para que sean reciclables sin comprometer su funcionalidad.
2. 2. Etiquetado/Pasaporte de la batería: El desarrollo de marcadores de identificación dentro de las celdas de la batería permitirá una identificación rápida y clara de los materiales para garantizar un procesamiento seguro.
3. 3. Diseño de las celdas: Se está trabajando en un diseño de celda que pueda abrirse casi sin contacto, y los cátodos y ánodos puedan separarse para permitir el reciclaje directo.
4. Transferencia a las baterías de iones de sodio: Los conceptos de diseño y reciclado desarrollados en el proyecto también se transferirán a las baterías de iones de sodio para ampliar la aplicabilidad de los resultados de la investigación.
Partidarios de REWIND
- BMW AG
- Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH
- EurA AG
- Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Nuremberg
- Himmelwerk Hoch- und Mittelfrequenzanlagen GmbH
- IBU-tec advanced materials AG<
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