Las baterías de litio son baterías primarias [ se necesita aclaración ] que utilizan litio como ánodo . Este tipo de batería también se conoce como batería de iones de litio [1] y se usa más comúnmente para vehículos eléctricos y productos electrónicos. [2] El primer tipo de batería de litio fue creado por el químico británico M. Stanley Whittingham a principios de la década de 1970 y utilizaba titanio y litio como electrodos. Desafortunadamente, las aplicaciones de esta batería estaban limitadas por los altos precios del titanio y el olor desagradable que producía la reacción. [3] La batería de iones de litio actual, inspirada en el intento de Whittingham de Akira Yoshino , se desarrolló por primera vez en 1985.
La extracción física de litio y la producción de iones de litio son procesos que requieren mucha mano de obra. Además, la mayoría de las baterías no se reciclan adecuadamente. [4]
El litio se extrae a escala comercial de tres fuentes principales: salmueras, arcilla rica en litio y depósitos de roca dura. Cada método conlleva ciertas perturbaciones ambientales inevitables. La extracción de salmuera (específicamente cuando se utilizan piscinas de evaporación para separar el litio de otras sustancias presentes en el salar) es un método que consume mucha agua y se estima que utiliza 500.000 galones de agua para producir una tonelada métrica de litio. [5] En Chile , [6] el segundo mayor productor de litio del mundo, las dos minas activas del país, administradas por SQM y Albemarle, están ubicadas en el Salar de Atacama en el desierto de Atacama. [7] Si bien ciertos grupos e individuos de la comunidad local han expresado su preocupación por el impacto de la minería de litio en las fuentes de agua regionales, ambas corporaciones cuestionan estas afirmaciones, alegando que la salmuera utilizada en el proceso de extracción es distinta, debido a su elevada salinidad. de los sistemas de agua dulce de los que dependen las comunidades. Existe una división compleja entre y dentro de las comunidades locales: algunas aceptan pagos de las corporaciones mineras y participan en sus iniciativas de desarrollo comunitario, mientras que otras son ignoradas por dichos programas o rechazan las ofertas de las corporaciones debido a sus preocupaciones ambientales antes mencionadas. [8] [9] En Tagong, una pequeña ciudad en la Prefectura Autónoma Tibetana de Garzê, China, hay registros de peces muertos y animales grandes flotando en algunos de los ríos cercanos a las minas tibetanas. Después de más investigaciones, los investigadores descubrieron que esto puede haber sido causado por fugas de piscinas de evaporación que permanecen durante meses y, a veces, incluso años. [10]
Las baterías de iones de litio contienen metales como cobalto, níquel y manganeso, que son tóxicos y pueden contaminar los suministros de agua y los ecosistemas si se filtran de los vertederos. [11] Además, los incendios en vertederos o instalaciones de reciclaje de baterías se han atribuido a la eliminación inadecuada de baterías de iones de litio. [12] Como resultado, algunas jurisdicciones exigen el reciclaje de las baterías de iones de litio. [13] A pesar del coste medioambiental que supone la eliminación inadecuada de las baterías de iones de litio, la tasa de reciclaje sigue siendo relativamente baja, ya que los procesos de reciclaje siguen siendo costosos e inmaduros. [14]
Si bien las baterías de iones de litio se pueden utilizar como parte de una solución sostenible, cambiar todos los dispositivos que funcionan con combustibles fósiles a baterías de litio podría no ser la mejor opción para la Tierra. Aún no hay escasez, pero es un recurso natural que puede agotarse. [15] Según investigadores de Volkswagen, quedan alrededor de 14 millones de toneladas de litio, lo que corresponde a 165 veces el volumen de producción de 2018. [16]
La EPA tiene pautas sobre el reciclaje de baterías de litio en los EE. UU. Existen diferentes procesos para baterías de un solo uso o recargables, por lo que se recomienda llevar las baterías de todos los tamaños a centros de reciclaje especiales. Esto permitirá un proceso más seguro de descomposición de los metales individuales que pueden recuperarse para su uso posterior. [17]
Actualmente existen tres métodos principales utilizados para el reciclaje de baterías de iones de litio, siendo:
Los procesos dentro de la recuperación pirometalúrgica incluyen pirólisis, incineración, tostación y fundición. Actualmente, la mayoría de los procesos industriales tradicionales no son capaces de recuperar el litio. El proceso principal consiste en extraer otros metales, incluidos cobalto, níquel y cobre. Existe una eficiencia de reciclaje muy baja en materiales y uso de recursos de capital. Existen altos requisitos de energía junto con mecanismos de tratamiento de gas que producirán un menor volumen de subproductos de gas. [18]
La hidrometalurgia es la aplicación de una solución acuosa para recuperar metal de minerales. Se utiliza comúnmente para la recuperación de cobre. Este método se ha utilizado para otros metales para ayudar a eliminar el problema de los subproductos de dióxido de azufre que causa la fundición más convencional. [19]
Si bien el reciclaje es una opción, en general sigue siendo más costoso que extraer los propios minerales. [20] Con la creciente demanda de baterías de iones de litio, la necesidad de un programa de reciclaje más eficiente es perjudicial y muchas empresas compiten por encontrar el método más eficiente. Uno de los problemas más urgentes es que cuando se fabrican las baterías, el reciclaje no se considera una prioridad de diseño. [21]
Las baterías de iones de litio tienen muchos usos, ya que son ligeras, recargables y compactas. Se utilizan principalmente en vehículos eléctricos y dispositivos electrónicos portátiles, pero también se utilizan cada vez más en aplicaciones militares y aeroespaciales . [22]
La principal industria y fuente de baterías de iones de litio son los vehículos eléctricos (EV). Los vehículos eléctricos han experimentado un aumento masivo en las ventas en los últimos años, y más del 90 % de todos los mercados automotrices mundiales cuentan con incentivos para vehículos eléctricos a partir de 2019. [23] Con este aumento en las ventas de vehículos eléctricos y sus ventas continuas, podemos ver un una mejora significativa de los impactos ambientales derivada de la reducción de la dependencia de los combustibles fósiles . [24] Ha habido estudios recientes que exploran diferentes usos de las baterías de iones de litio recicladas específicamente de vehículos eléctricos. Específicamente, se ha demostrado que el uso secundario de baterías de iones de litio recicladas de vehículos eléctricos para uso secundario en la reducción de picos de carga de energía en China es efectivo para las empresas de redes. [25] Con las amenazas ambientales que plantean las baterías de iones de litio gastadas, junto con los riesgos futuros de suministro de componentes de baterías para vehículos eléctricos, se debe considerar la remanufactura de baterías de litio. Basándose en el modelo EverBatt, se realizó una prueba en China que concluyó que la remanufactura de baterías de iones de litio sólo será rentable cuando el precio de compra de las baterías gastadas siga siendo bajo. El reciclaje también tendrá importantes beneficios en cuanto al impacto ambiental. En términos de reducción de gases de efecto invernadero, vemos una reducción del 6,62 % en las emisiones totales de GEI con el uso de remanufactura. [26]