La carrera por reaprovechar el valioso corazón de los coches eléctricos

Cuestiones como la autonomía de los coches eléctricos comienzan a dejar de ser un problema, ya que muchos de ellos son capaces ya de superar los 600 kilómetros sin necesidad de realizar una recarga. Igualmente los tiempos de recarga son cada vez más reducidos, y aunque lentamente, España cada vez cuenta con más puntos de recarga públicos, o por lo menos proyectos para su instalación. Pero otra de las grandes dudas es si realmente los coches eléctricos son tan ecológicos como parecen ser, ya que debido a los procesos de fabricación y a los propios componentes de las baterías, el auténtico corazón de estos coches, se plantea la necesidad de reciclarlas una vez que finaliza su vida útil. De ahí que la fórmula de las tres «R», reutilizar, remanufacturar y reciclar, se perfile como necesaria para minimizar al máximo el impacto ambiental de las baterías.

En este aspecto España «se pone las pilas» con el objetivo de inaugurar a finales de 2023 la primera planta de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos en la Península Ibérica. Se instalará en Cubillos del Sil (León) y es una iniciativa de Endesa, en alianza con Urbaser, que cuenta con una inversión de 13 millones de euros.

La nueva planta de reciclaje de baterías es uno de los siete proyectos aprobados recientemente por el Ministerio de Transición Ecológica, junto con la Junta de Castilla y León, las alcaldías de Ponferrada y de Cubillos del Sil, la Universidad de León y Endesa. La nueva empresa conjunta gestionará la recogida de baterías eléctricas en España y Portugal, su almacenamiento temporal seguro y su transporte a Cubillos del Sil, para su posterior tratamiento. En estas instalaciones de Cubillos del Sil parte de las baterías serán adaptadas, para su reutilización. Las restantes serán descargadas eléctricamente, desmontadas y sometidas a un proceso de separación y trituración que permitirá reciclar los materiales con las que se fabrican, como plásticos, aluminio y cobre, así como el «black-mass» o «polvo negro».

A la hora de reciclar una batería existen tres posibilidades. Dependiendo su estado y de la capacidad que conserve, una batería de alto voltaje puede ser reutilizada en un vehículo en su totalidad o en parte, recibir una segunda vida como sistema de almacenamiento de energía móvil o estacionaria, o se puede proceder a la recuperación de los materiales empleados en su fabricación para la producción de células de batería nuevas, según explica Frank Blome, responsable de células y sistemas de baterías en Volkswagen Group Components

En el primero de los casos, la remanufacturación, si la batería tiene un buen o muy buen estado «puede ser reprocesada para su posterior uso como pieza de recambio para los vehículos eléctricos, siempre tras ser sometida a un trabajo de reparación que refleje su valor actual en el mercado», aclara Blome. En la segunda opción, una batería es apta para ser utilizada como batería de «segunda vida» cuando tiene un estado entre medio y bueno, lo que permitirá su uso continuado fuera de un vehículo eléctrico durante años. Esto podría ser en una estación de carga rápida flexible, un robot de carga móvil, un sistema de transporte sin conductor o una carretilla elevadora, así como en un sistema de almacenamiento doméstico o de energía de reserva de emergencia.

La tercera opción implica un reciclaje eficiente, donde los procesos mecánicos desmontan sólo las baterías ya al final de su vida útil para recuperar materiales como aluminio, cobre, plásticos y «polvo negro». Este último contiene valiosos componentes como litio, níquel, manganeso, cobalto y grafito, que son separados por socios especializados utilizando medios hidrometalúrgicos, antes de ser procesados de nuevo en un material catódico.

Una batería está formada por grupos de celdas conectadas en serie, como si fuera un enjambre de minibaterías, que trabajan en conjunto para almacenar la energía necesaria para mover el vehículo. Con la tecnología de iones de litio, la estructura de celdas siempre es similar, independientemente de si se trata de un teléfono móvil o de una batería de un coche eléctrico. Siempre hay dos láminas de metal, como el cobre y el aluminio. Entre las láminas de metal están los dos polos con el cátodo y el ánodo, entre los cuales tiene lugar la reacción eléctrica. Para la reacción se requiere un metal reactivo como el litio. El mayor factor de coste es la composición del cátodo, es decir, el polo positivo de la batería. Se compone de una mezcla de níquel, manganeso y cobalto. El ánodo está hecho de polvo de grafito, litio, electrolitos y un separador.

Andreas Hintennach, director de investigación de celdas de batería en Daimler, asegura que «el silicio reemplazará en gran medida al polvo de grafito en el futuro. Esto nos permitirá aumentar la densidad de energía de las baterías en aproximadamente un 20 o un 25 %».

Una de las estrategias actuales consiste en reemplazar el cobalto con otros materiales menos críticos, y en este sentido avanzan las investigaciones de Daimler. «Lo estamos investigando ya que con la generación actual de celdas de batería ya hemos podido reducir la proporción de cobalto en el material activo (níquel, manganeso, cobalto y litio) de alrededor de un tercio a menos del 20%». Otra alternativa es la batería de litio/azufre. El azufre es un producto de desecho industrial casi sin coste, muy puro y puede reciclarse fácilmente. Presenta desafíos significativos con respecto a la densidad de energía, pero también tiene un eco-equilibrio inigualable. Sin embargo, pueden pasar años hasta que esta tecnología esté disponible para turismos.

Hintennach explica que existen otro tipo de alternativas a las baterías actuales, e incluso hay tecnologías que son superiores a la batería de iones de litio. Entre ellas se encuentra la batería de estado sólido. Sin embargo «su densidad de energía es menor, lo que la hace relativamente grande y lenta de cargar. Por eso es bueno para vehículos comerciales, pero no para turismos. Por eso la batería de iones de litio estará con nosotros durante los próximos años».

Otra posibilidad es la batería de litio-azufre. En este caso reemplazar el níquel y el cobalto de las baterías actuales con azufre aumentaría significativamente la sostenibilidad. La densidad de energía también tiene mucho potencial, pero la vida útil aún no es lo suficientemente larga. «En las baterías de litio-aire, en realidad solo hay litio», asegura. El resto, el oxígeno, simplemente proviene del aire. «Químicamente es un concepto similar al que tiene la pila de combustible, donde estamos usando hidrógeno. La densidad de energía sería sobresaliente, pero esta tecnología todavía está muy lejos de convertirse en una realidad».