Hace poco más de 10 años, un artículo publicado en Nature planteaba la pregunta: «¿Es el litio el nuevo oro?». Esto se basaba en el uso del metal en las baterías de iones de litio (LIB) junto con las incertidumbres sobre las reservas y la demanda. Hoy en día, la «masa negra», el material rico en metales proveniente del reciclaje de baterías de iones de litio, podría ser el nuevo «oro» del mercado de estas baterías. En total, el mercado mundial de LIB está valorado en 41 000 millones de USD, con un aumento previsto a más de 116 000 millones de USD para 2030.
Se prevé que en 2040, el 58 % de todos los coches vendidos en el mundo serán eléctricos, y la cantidad total de residuos universales generados podría alcanzar los 8 millones de toneladas. A pesar de ello, se estima que solo alrededor del 5 % de las LIB se reciclan a nivel mundial, lo que tiene consecuencias alarmantes para el medio ambiente y las reservas minerales de la Tierra.
{{microelectronics="/ads"}}
Como analizamos en nuestro informe técnico, esto se debe a que el reciclaje de LIB está limitado por diversos factores, entre ellos la fluctuación del valor financiero de los materiales de las baterías, la falta de convergencia tecnológica en el diseño y los materiales de las baterías (y los costes laborales de reciclaje asociados), así como dentro de las propias plantas de reciclaje. La falta de monetización de los beneficios del reciclaje (incluyendo la seguridad de los materiales, la seguridad operativa y los beneficios medioambientales), así como la ausencia de normativas de reciclaje en gran parte del mundo, también desempeñan un papel importante.
¿Estamos preparados para el desafío del reciclaje de baterías de iones de litio?
Los desafíos del reciclaje de baterías de iones de litio conllevan importantes oportunidades de crecimiento. Por ejemplo, de las 500 000 toneladas estimadas de baterías que podrían haberse reciclado a partir de la producción mundial en 2019, las siguientes materias primas podrían haberse recuperado: 15 000 toneladas de aluminio, 35 000 toneladas de fósforo, 45 000 toneladas de cobre, 60 000 toneladas de cobalto, 75 000 toneladas de litio y 90 000 toneladas de hierro, lo que ofrece seguridad de suministro y beneficios económicos y medioambientales significativos.
Como comentamos en nuestro informe técnico, el interés por el reciclaje de baterías de iones de litio está creciendo rápidamente, como demuestra la creciente popularidad de la «masa negra» en el interés general. La CAS Content Collection™ ha permitido obtener perspectivas únicas sobre publicaciones científicas y patentes anteriores sobre el reciclaje de baterías de iones de litio, identificando tendencias emergentes en baterías recargables, la reutilización de materiales de un solo uso y proyectando futuras oportunidades.
¿Qué métodos de reciclaje de baterías de iones de litio se utilizan hoy en día?
En la mayoría de los casos, se utilizan combinaciones de métodos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos para procesar las LIB, aunque el reciclaje directo está ganando popularidad (como veremos más adelante). La hidrometalurgia utiliza soluciones (principalmente acuosas) para extraer y separar los metales de los recursos de las baterías. La pirometalurgia utiliza calor para convertir los óxidos metálicos empleados en los materiales de las baterías en metales o compuestos metálicos. El reciclaje directo consiste en la extracción del material del cátodo para su reutilización o reacondicionamiento.
Tendencias de investigación crecientes en el ciclo del litio
Aunque el volumen de publicaciones científicas mundiales ha aumentado de forma constante en la última década, hemos observado que el crecimiento anual del volumen de publicaciones sobre el ciclo del litio (32 %) supera con creces al de las publicaciones científicas generales (4 % anual), lo que sugiere un interés emergente.
En consonancia con esto, las publicaciones relacionadas con los tres métodos de reciclaje de LIB han aumentado en general en la última década y han crecido significativamente en los últimos años (Figura 2), con China a la cabeza, con el mayor volumen con diferencia tanto en revistas científicas como en patentes (aproximadamente el 90 % de las publicaciones; Figura 3).
En cuanto a los procesos específicos utilizados, la hidrometalurgia ha superado considerablemente a la pirometalurgia desde 2015 y, de forma alentadora, el reciclaje directo de materiales también ha experimentado un crecimiento sustancial recientemente (Figura 2). Asimismo, se ha dedicado un esfuerzo considerable a investigar componentes de baterías de iones de litio (LIB) que antes apenas se estudiaban (lo que sugiere un enfoque de gestión del reciclaje más holístico y emergente) y al desmontaje de dichas baterías (Figura 4). Esto es preferible, ya que maximiza la cantidad de material reciclable.
Capacidad mundial de reciclaje de baterías
La capacidad actual de reciclaje de baterías de iones de litio se concentra en Asia Oriental, donde China posee más de la mitad de la capacidad mundial; Europa cuenta con la mayor parte de la capacidad restante (Figura 5). Las instalaciones de reciclaje de LIB propuestas aumentarán la capacidad en aproximadamente un 25%, concentrándose la mayor parte de esta nueva capacidad en Norteamérica. La ubicación de la capacidad actual es coherente con el efecto de las normativas de reciclaje, mientras que la ubicación de la capacidad futura responde más a motivaciones económicas.
Normativa mundial sobre el reciclaje de baterías de iones de litio
En general, las normativas sobre el reciclaje de baterías de iones de litio están aumentando; muchos países financian la investigación de métodos de reciclaje y diversos países cuentan con leyes al respecto, siendo China y la Unión Europea quienes poseen o están promulgando marcos normativos integrales. Junto con el creciente interés por la gestión del reciclaje de estas baterías, estos hallazgos son alentadores para el futuro, a medida que el uso mundial de baterías de iones de litio sigue creciendo (por ejemplo, en vehículos eléctricos y teléfonos móviles).
Lea nuestro informe CAS Insights para obtener una visión general de las tendencias en la investigación sobre el reciclaje de baterías de iones de litio, donde evaluamos las normativas globales y los beneficios económicos, y ofrecemos perspectivas sobre el estado actual y futuro del reciclaje de LIB a nivel mundial.
