El reciclaje de baterías es una actividad de reciclaje que tiene como objetivo reducir la cantidad de baterías que se desechan como residuos sólidos urbanos . Las baterías contienen una serie de metales pesados y productos químicos tóxicos y su eliminación mediante el mismo proceso que los residuos domésticos habituales ha suscitado preocupaciones sobre la contaminación del suelo y del agua . [1] Si bien reduce la cantidad de contaminantes que se liberan durante la eliminación mediante el uso de vertederos e incineración, el reciclaje de baterías puede facilitar la liberación de materiales nocivos de las baterías tanto para el medio ambiente como para los trabajadores que reciclan baterías. [2] [3]
La mayoría de los tipos de baterías se pueden reciclar. Sin embargo, algunas baterías se reciclan más fácilmente que otras, como las baterías de plomo-ácido para automóviles (casi el 90% se recicla) y las pilas de botón (debido al valor y la toxicidad de sus sustancias químicas). [4] Las baterías recargables de níquel-cadmio (Ni-Cd), níquel-hidruro metálico (Ni-MH), iones de litio (Li-ion) y níquel-zinc (Ni-Zn) también se pueden reciclar. Las baterías alcalinas desechables constituyen la gran mayoría de las baterías de uso doméstico, pero actualmente no existe una opción de reciclaje sin costes. Las directrices de eliminación de las baterías por parte de los consumidores varían según la región. [5] Una evaluación del reciclaje de baterías alcalinas de consumo en Europa mostró beneficios ambientales, pero a un coste significativo en comparación con la eliminación. [6] Las baterías de zinc-carbono y zinc-aire se reciclan en el mismo proceso. [6] : 20–24 consumidores de la UE reciclaron casi la mitad de las baterías portátiles compradas en 2017. [7]
Las baterías de plomo-ácido incluyen, entre otras: baterías de automóviles , baterías de carritos de golf , baterías de UPS , baterías de montacargas industriales, baterías de motocicletas y baterías comerciales. Pueden ser baterías de plomo-ácido normales , baterías de plomo-ácido selladas, de tipo gel o de fibra de vidrio absorbente . Estas se reciclan triturándolas, neutralizando el ácido y separando los polímeros del plomo. [8] Los materiales recuperados se utilizan en una variedad de aplicaciones, incluidas las baterías nuevas.
El plomo de una batería de plomo-ácido se puede reciclar. El plomo elemental es tóxico y, por lo tanto, no debe desecharse.
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La carcasa de una batería de plomo-ácido suele estar hecha de polipropileno o ABS , que también se puede reciclar, aunque existen limitaciones significativas en el reciclaje de plásticos . [9]
Muchas ciudades ofrecen servicios de reciclaje de baterías de plomo-ácido. En algunas jurisdicciones, incluidos los estados de EE. UU. y las provincias de Canadá , se paga un depósito reembolsable por las baterías. Esto fomenta el reciclaje de baterías viejas en lugar de abandonarlas o desecharlas con los residuos domésticos. Las empresas que venden baterías nuevas para automóviles también pueden recolectar baterías usadas (o estar obligadas a hacerlo por ley) para reciclarlas. [10]
Un estudio de 2019 encargado por el grupo de promoción de la industria de las baterías, el Battery Council , calculó las tasas de reciclaje de plomo de las baterías en los Estados Unidos en el período 2014-2018, teniendo en cuenta los datos de importación/exportación de plomo de desecho de baterías del Departamento de Comercio . El informe dice que, después de contabilizar las exportaciones netas de plomo de desecho de baterías de los Estados Unidos, se recupera el 99,0% del plomo restante de las baterías de plomo-ácido en los Estados Unidos. Las cifras del Battery Council indican que alrededor de 15,5 mil millones de libras de plomo de batería se consumieron en los EE. UU. en ese período, con una cantidad neta de aproximadamente 2 mil millones de libras de plomo de desecho de batería exportado. De los 13,6 mil millones de libras restantes después de las exportaciones, se reciclaron 13,5 mil millones de libras. [11]
La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) ha informado de que en los últimos años, bajo distintas administraciones, republicanas y demócratas, se han reciclado menos y de forma variable las baterías de plomo-ácido en los Estados Unidos. En 1987, la EPA informó de que las distintas exigencias económicas y reglamentarias han contribuido a que en 1965 se alcanzaran índices del 97%, en 1980 más del 83%, en 1983 el 61% y en 1985, aproximadamente el 70%. [12]
Según un informe Superfund de la EPA de 1992 , las baterías de plomo representan aproximadamente el 80% del plomo utilizado en los Estados Unidos, del cual aproximadamente el 60% se recupera durante épocas de precios bajos del plomo, pero más en épocas de precios altos del plomo; informó que el 50% de las necesidades de plomo del país se cubren con plomo reciclado. [2]
Las baterías de óxido de plata, que se utilizan con mayor frecuencia en relojes, juguetes y algunos dispositivos médicos , contienen una pequeña cantidad de mercurio . La mayoría de las jurisdicciones regulan su manipulación y eliminación para reducir la descarga de mercurio al medio ambiente. [13] Las baterías de óxido de plata se pueden reciclar para recuperar el mercurio mediante el uso de métodos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos . [14]
Las baterías de óxido de plata más recientes ya no contienen mercurio y el proceso de reciclaje no da lugar a preocupaciones por la liberación de mercurio al medio ambiente. [14]
Las baterías de iones de litio contienen litio, cobre y aluminio de alta calidad . Dependiendo del material activo, también pueden contener cobalto , níquel y tierras raras . Para evitar una futura escasez de cobalto, níquel y litio y permitir un ciclo de vida sostenible de estas tecnologías, se necesitan procesos de reciclaje para baterías de litio. [15] Estos procesos tienen que recuperar no solo cobalto , níquel , cobre y aluminio de las celdas de batería gastadas, sino también una parte significativa del litio. Otros materiales potencialmente valiosos y recuperables son el grafito y el manganeso. Los procesos de reciclaje actuales recuperan aproximadamente entre el 25% y el 96% de los materiales de una celda de batería de iones de litio. [16] [17] Para lograr este objetivo, se combinan varios pasos en cadenas de procesos complejas, al tiempo que se garantiza la seguridad. [18] [19]
Estos pasos son: [18]
Los métodos hidrometalúrgicos , los métodos pirometalúrgicos o una combinación de ambos se utilizan para recuperar metales de los desechos de las baterías. En los métodos hidrometalúrgicos, los metales se extraen primero en solución acuosa, generalmente utilizando ácidos (como ácido sulfúrico ) y peróxido de hidrógeno como agente reductor. A esto le sigue una precipitación selectiva de los metales como sales. Los procesos hidrometalúrgicos tienen varias ventajas sobre los pirometalúrgicos, como un bajo consumo de energía, un bajo costo y una baja emisión de gases peligrosos. [7] Por el contrario, la pirometalurgia tiene ventajas como la flexibilidad en la materia prima de las baterías y requiere métodos de pretratamiento más simples. [5]
Los peligros específicos asociados con los procesos de reciclaje de baterías de iones de litio incluyen peligros eléctricos, químicos y térmicos, y sus posibles interacciones. [18] Un factor que complica la situación es la sensibilidad al agua: el hexafluorofosfato de litio , un posible material electrolítico, reacciona con el agua para formar ácido fluorhídrico ; las celdas a menudo se sumergen en un solvente para evitar esto. Una vez retirados, los rollos de gelatina se separan y los materiales se eliminan mediante agitación ultrasónica , dejando los electrodos listos para fundirse y reciclarse.
Las celdas tipo bolsa son más fáciles de reciclar para recuperar el cobre a pesar de los importantes problemas de seguridad.
La extracción de litio de baterías viejas es cinco veces más cara que el litio extraído. [21] Sin embargo, la extracción de litio de baterías de iones de litio ha sido demostrada en pequeñas instalaciones por varias entidades [16] [22] [17] así como en escala de producción por empresas de reciclaje de material de baterías como Electra Battery Materials [23] y Redwood Materials, Inc. [ 24]
Una parte fundamental de la economía del reciclaje es el valor del cobalto recuperado. Los fabricantes que trabajan para eliminar el cobalto de sus productos pueden producir la consecuencia no deseada de reducir el reciclaje. [25] Un enfoque novedoso es mantener la estructura cristalina del cátodo, eliminando el gasto significativo de energía que supone recrearlo. [25] Otro enfoque es utilizar ultrasonidos para separar los componentes individuales del cátodo. [26]
Las soluciones de ahorro de energía y reciclaje efectivo para baterías de iones de litio pueden reducir significativamente la huella de carbono de la producción de baterías de iones de litio. [17] [27] A partir de 2022 [update], varias instalaciones están en funcionamiento y en construcción, [28] incluida Fredrikstad en Noruega [29] y una instalación de masa negra en Magdeburgo , Alemania en 2023. [30]
A principios de 2022, una investigación publicada en Joule demostró que el reciclaje de baterías de iones de litio existentes centrándose en un método que reacondiciona el cátodo demostró que esta técnica funciona tan bien como aquellas con un cátodo fabricado con materiales originales. El estudio demostró que las baterías que utilizan el cátodo reciclado se cargan más rápido y duran más que las baterías nuevas. [31]
En 2023, varias empresas habían ido más allá de la investigación y habían establecido líneas de proceso para reciclar cantidades comerciales de baterías de iones de litio. En su planta piloto de Nevada, el proceso de Redwood Materials había recuperado más del 95% de metales importantes (incluidos litio, cobalto, níquel y cobre) de 230.000 kg (500.000 lb) de baterías viejas de NiMH y de iones de litio. [32]
La cursiva indica los tipos de pilas tipo botón.
La negrita indica los tipos secundarios.
Todas las cifras son porcentajes; debido al redondeo, es posible que la suma no dé exactamente 100.
El reciclaje de baterías es una industria internacional, y muchos países exportan sus baterías de plomo-ácido usadas o gastadas a otros países para reciclarlas. En consecuencia, puede resultar difícil obtener análisis precisos de la tasa exacta de reciclaje interno de cada país. [33] [34]
Además, en muchos países, el reciclaje de baterías de plomo-ácido (principalmente de automóviles y motocicletas) se realiza habitualmente de manera informal por personas o empresas informales, con poco o ningún registro formal y sin una supervisión regulatoria efectiva. [33]
Las baterías de plomo-ácido usadas se designan generalmente como " residuos peligrosos " y están sujetas a las normas pertinentes de seguridad, almacenamiento, manipulación y transporte, aunque éstas varían de un país a otro. Un acuerdo internacional multilateral, el Convenio de Basilea , regula oficialmente todos los movimientos transfronterizos de residuos peligrosos para su recuperación o eliminación, entre los 172 países signatarios. (Estados Unidos no es parte, pero tiene acuerdos alternativos con la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE), y con Canadá y con México (a donde envía muchas baterías de plomo-ácido para su reciclaje [33] ). [34]
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* Cifras correspondientes al primer y segundo trimestre de 2012. [37]
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En 2006, la Unión Europea aprobó la Directiva sobre pilas y baterías , uno de cuyos objetivos es aumentar la tasa de reciclaje de las mismas. La directiva de la UE establece que al menos el 25 % de todas las pilas y baterías usadas de la UE deben recogerse para 2012, y que el porcentaje debe aumentar a no menos del 45 % para 2016, de las cuales al menos el 50 % debe reciclarse. [35] En 2020, el 47 % de las pilas y baterías de la UE se recogieron para su reciclaje. [38]
A principios de 2009, Guernsey tomó la iniciativa y creó la instalación de reciclaje Longue Hougue, que, entre otras funciones, ofrece un punto de recogida de baterías usadas para que puedan reciclarse fuera de la isla. La publicidad resultante hizo que mucha gente cumpliera con la petición de desechar las baterías de forma responsable.
Desde abril de 2005 hasta marzo de 2008, la organización no gubernamental británica WRAP llevó a cabo ensayos de métodos de recogida para el reciclaje de pilas en todo el Reino Unido. [39] Los métodos probados fueron: recogida en la acera, entrega en comercios, entrega en la comunidad, correos, hospitales y estaciones de bomberos. Las pruebas en la acera recogieron la mayor cantidad de pilas y fueron las mejor recibidas y comprendidas por el público. Los contenedores de recogida en la comunidad que se distribuyeron por las zonas comunitarias locales también tuvieron un éxito relativo en términos de cantidad de pilas recogidas. Las pruebas con peor rendimiento fueron las realizadas en hospitales y servicios de bomberos (aunque cumplieron muy bien su función para tipos de pilas especiales, como las pilas para audífonos y alarmas de humo). Las pruebas en comercios fueron el segundo método más eficaz en términos de volumen, pero uno de los menos recibidos y utilizados por el público. Tanto las pruebas en la acera como las realizadas en el correo recibieron la mayor concienciación y apoyo de la comunidad. [40]
Las baterías domésticas se pueden reciclar en el Reino Unido en los sitios de reciclaje del ayuntamiento, así como en algunas tiendas y centros comerciales, por ejemplo, Currys y The Link . [41]
En 2008, una gran empresa minorista puso en marcha un programa que permitía enviar gratuitamente pilas y baterías domésticas en sobres disponibles en sus tiendas. Este programa se canceló a petición de Royal Mail debido a que, además de pilas y baterías domésticas, se enviaban residuos industriales peligrosos. [42]
Desde el 1 de febrero de 2010, las pilas pueden reciclarse en cualquier lugar donde aparezca el cartel "Be Positive". Las tiendas y los minoristas en línea que vendan más de 32 kilogramos de pilas al año deben ofrecer instalaciones para reciclarlas. Esto equivale a un paquete de cuatro pilas AA al día. Las tiendas que vendan esta cantidad deben, por ley, ofrecer instalaciones de reciclaje a partir del 1 de febrero de 2010. [43]
En Gran Bretaña, un número cada vez mayor de tiendas (Argos, Homebase, B&Q, Tesco y Sainsbury's) están proporcionando cajas y cilindros para la devolución de baterías a sus clientes. [44] [45]
La industria de las baterías recargables ha formado la Corporación de Reciclaje de Baterías Recargables (RBRC), que opera un programa de reciclaje de baterías llamado Call2Recycle en Estados Unidos y Canadá. [46] [47] RBRC proporciona a las empresas contenedores de envío prepagados para baterías recargables de todo tipo, mientras que los consumidores pueden dejar las baterías en numerosos centros de recolección participantes. Afirma que ningún componente de ninguna batería reciclada llega finalmente a un vertedero. Otros programas, como el programa Big Green Box, ofrecen una opción de reciclaje para todas las químicas, incluidas las baterías primarias como las alcalinas y las de litio primario.
Un estudio calculó las tasas de reciclaje de baterías en Canadá basándose en datos del RBRC. [48] En 2002, escribió, la tasa de recolección fue del 3,2%. Esto implica que el 3,2% de las baterías recargables se reciclaron y el resto se tiró a la basura. Para 2005, concluyó, la tasa de recolección había aumentado al 5,6%.
En 2009, Kelleher Environmental actualizó el estudio. La actualización estima lo siguiente: "Los valores de la tasa de recolección para los supuestos de acaparamiento de 5 [y] 15 años respectivamente son: 8% a 9% para baterías de NiCd; 7% a 8% para baterías de NiMH; y 45% a 72% para baterías de iones de litio y polímero de litio combinadas. Las tasas de recolección a través del programa [RBRC] para todas las baterías de plomo ácido selladas pequeñas (SLA) de consumo al final de su vida útil se estimaron en 10% para los supuestos de acaparamiento de 5 y 15 años. [...] También debe destacarse que estas cifras no tienen en cuenta la recolección de baterías de consumo secundarias a través de otras fuentes, y las tasas de recolección reales probablemente sean más altas que estos valores". [49]
Un artículo del New York Times de noviembre de 2011 informó que las baterías recolectadas en Estados Unidos se transportan cada vez más a México para su reciclaje como resultado de una brecha cada vez mayor entre el rigor de las regulaciones ambientales y laborales entre los dos países. [33] [50]
En 2015, Energizer anunció la disponibilidad de baterías alcalinas desechables AAA y AA fabricadas con entre un 3,8% y un 4% (en peso) de baterías recicladas, con la marca EcoAdvanced. [51] [52]
Japón no tiene una única ley nacional de reciclaje de baterías, por lo que el consejo que se da es seguir los estatutos y códigos locales y regionales para desechar las baterías. La Asociación de Baterías de Japón (BAJ) recomienda que las baterías primarias alcalinas, de zinc-carbono y de litio se puedan desechar como residuos domésticos normales. [53] La postura de la BAJ sobre las pilas de botón y las baterías secundarias es a favor del reciclaje y el aumento de la estandarización nacional de los procedimientos para tratar este tipo de baterías. [54]
En abril de 2004 se creó el Centro de Reciclaje de Baterías Recargables Portátiles de Japón (JBRC) para gestionar y promover el reciclaje de baterías en todo Japón. Proporciona contenedores para el reciclaje de baterías a tiendas y otros puntos de recogida. [55]
Según la Asociación India para el Desarrollo del Plomo y el Zinc (ILZDA), la India es uno de los principales consumidores de baterías de plomo-ácido del mundo. [56] La India, con su reciente y rápido aumento de la riqueza promedio, ha experimentado un marcado aumento de vehículos de motor y un correspondiente aumento del reciclaje de baterías de plomo-ácido.
La India carece de una industria de reciclaje formal y planificada. No se la respeta y no existen zonas designadas para el reciclaje. Sin embargo, en una nación con una vasta población que aún vive en la pobreza, la mayor parte del reciclaje de baterías de plomo-ácido lo realizan individuos y pequeñas empresas informales, que a menudo no toman precauciones de seguridad ni ambientales. [56] [33] [57]
ILZDA ha exigido múltiples cambios en la industria de la India y su regulación, incluido el registro de todos los distribuidores de baterías, la recolección de sus devoluciones y el reconocimiento de los recicladores mejor registrados, al tiempo que se aplican castigos a los infractores de las regulaciones gubernamentales. [56]
Dos de las mayores empresas de plomo de la India (el fabricante y exportador de plomo Gravita India y el fabricante de baterías de plomo Amara Raja) se asociaron para reciclar anualmente 8.000 toneladas de desechos de plomo de las instalaciones de Amara Raja y devolvérselos para su reutilización (Gravita afirmó que puede reciclar y procesar hasta 50.000 toneladas de plomo y aluminio al año). Las empresas afirmaron que el programa conjunto tiene como objetivo promover la protección del medio ambiente y la sostenibilidad. [58]
A pesar de las perspectivas positivas sobre el reciclaje de baterías, también se ha demostrado que los países en desarrollo que reciclan baterías, especialmente aquellas con plomo y litio, tienen efectos negativos.
El plomo es una sustancia altamente tóxica y su procesamiento puede provocar contaminación y contaminación de las personas, lo que resulta en problemas de salud a largo plazo e incluso discapacidad. [59] [33] Según una clasificación, el reciclaje de baterías de plomo-ácido es, por lejos, el proceso industrial más mortal, a nivel mundial, en términos de años de vida ajustados por discapacidad perdidos, con un costo estimado de entre 2.000.000 y 4.800.000 de años de vida humana individual perdidos. [60]
Desde 2015, los países en desarrollo como Vietnam han aumentado su capacidad de procesamiento de baterías a medida que ha crecido la demanda mundial de baterías. El proceso de reciclaje de baterías a menudo conduce a la introducción de metales tóxicos en el medio ambiente. En muchos de estos países, existen pocas protecciones disponibles para los trabajadores que trabajan con las baterías. [3] En países como Indonesia , se informó que en un lapso de cuatro años, los niveles de plomo en sangre de los recicladores de baterías casi se duplicaron. [61] La exposición al plomo de los trabajadores también puede transmitirse a los miembros de la familia fuera del trabajo, lo que en última instancia conduce a una intoxicación por plomo . [62]
Se siguen realizando más estudios para comprender mejor los impactos ambientales. Los estudios muestran que la mayoría de las baterías de iones de litio contienen sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS). Las PFAS se acumulan en los seres humanos y la vida silvestre, lo que a menudo provoca disfunciones inmunológicas y tiroideas, enfermedades hepáticas y otros problemas relacionados con la homeostasis dentro del cuerpo. [63] La contaminación por plomo de los vecindarios ha sido resultado del proceso de reciclaje de baterías de plomo. En 1992, la EPA informó que 29 sitios de reciclaje de plomo estaban en la lista de limpieza Superfund de la EPA, 22 de ellos en su "Lista de prioridades nacionales". [2]
Nuestras pilas alcalinas están compuestas principalmente de metales comunes (acero, zinc y manganeso) y no suponen un riesgo para la salud ni el medio ambiente durante su uso o eliminación normales. Hemos eliminado voluntariamente todo el mercurio añadido a nuestras pilas alcalinas desde principios de los años 90... Por lo tanto, las pilas alcalinas se pueden desechar de forma segura con los residuos domésticos normales, en todas partes [de los EE. UU.] excepto en California.
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