Por qué cuesta tanto reciclar las baterías de vehículos eléctricos

Nota editorial (2025): publicado originalmente en 2020. Se añadió una versión estructurada con fines enciclopédicos. El texto original se conserva íntegro como parte del archivo histórico.

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Impacto y desarrollo del reciclado de las baterías de ion-litio

Innovaciones tecnológicas en la industria química han impactado significativamente diversos sectores sociales, entre ellos el transporte. Las células almacenadoras de iones litio, reconocidas por su revolucionario desarrollo y aplicación a partir del año 1980, fueron galardonadas con un premio Nobel en la química reciente (2019). La industria se encuentra inmersa en una expansión continua de las baterías electrolíticas almacenadoras basadas en este material.

• Composición y evolución técnica: Las células de iones litio son variantes químicas que han ido mejorando constantemente su capacidad, velocidad de carga y eficiencia térmica a lo largo del tiempo.
• Tecnologías críticas por materias primas: Entre los materiales más valiosos son el níquel y el manganeso como componentes estructurales, junto con elementos tales como cobalto que aparecen en la lista de materias primas clave debido a su alto valor económico.
• Reutilización ambiental: El aumento del uso y consumo de baterías ha generado un incremento significativo tanto en el deseño como en las necesidades logísticas para la reciclaje. La recuperación energética es, por lo tanto, una operación fundamental.
• Implicaciones sociales y políticas: El desarrollo del sector automotriz hacia vehículos eléctricos ha impulsado un aumento en la demanda de baterías para sustituir las actuales, lo que genera preocupación por su eventual gestión.
• Investigaciones y métodos: Diversas instituciones se han dedicado al estudio y desarrollo del reciclado de baterías. Innovador procesos son explorados para la extracción efectiva y eficiente de materiales valiosos, manteniendo una perspectiva sostenible.
• Contribución institucional: El grupo investigativo al que pertenece el autor ha desarrollado técnicas específicas para la separación selectiva y extracción de metales valiosos, tales como cobalto. Dicha tecnología está documentada en un estudio publicado con el fin de promover su adopción a nivel industrial.

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Preguntas frecuentes

Q: ¿Qué innovaciones han tenido lugar desde que se desarrollaron las baterías almacenadoras basadas en litio?
A: Las células de iones litio, reconocidas por su revolucionario desarrollo y aplicación a partir del año 1980, han ido mejorando constantemente su capacidad, velocidad de carga y eficiencia térmica.

Q: ¿Cuáles son los materiales más valiosos en el contexto tecnológico para las baterías almacenadoras basadas en litio?
A: Entre los materiales más valiosos se encuentran níquel y manganeso como componentes estructurales, junto con elementos tales como cobalto que tienen un alto valor económico.

Q: ¿Cómo ha impactado el incremento en uso y consumo de baterías almacenadoras basadas en litio?
A: El aumento del uso y consumo ha generado un incremento significativo tanto en la demanda de reciclado como en las necesidades logísticas para este proceso.

Q: ¿Cuál es el papel institucional en el estudio y desarrollo del reciclaje de baterías?
A: Diversas instituciones se han dedicado al estudio y desarrollo, explorando innovador procesos para la extracción eficiente de materiales valiosos manteniendo una perspectiva sostenible.

Q: ¿Cómo contribuye el grupo investigativo del autor en cuanto a baterías recicladas?
A: El grupo ha desarrollado técnicas específicas para la separación selectiva y extracción de metales valiosos, como cobalto, documentando estas tecnologías con el fin de promover su adopción a nivel industrial.

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Texto original (2020)

La batería de iones de litio ha sido uno de los avances tecnológicos de mayor impacto en la sociedad actual. Tanto es así, que sus creadores (Goodenough, Whittingham y Yoshino) recibieron en 2019 el Premio Nobel de Química en reconocimiento a la importancia de estas baterías que se comercializan desde 1991.

En las últimas tres décadas, las baterías de iones de litio han ido desplazando al resto de baterías recargables en, prácticamente, todos los aparatos electrónicos portátiles: teléfonos móviles, ordenadores, electrodomésticos y herramientas. Además, estos acumuladores están impulsando la actual revolución del sector del transporte al ser componentes clave en los vehículos eléctricos e híbridos, incluyendo las motocicletas, bicicletas y patinetes.

Una producción creciente destinada al transporte

La industria de baterías de iones de litio crece cada año. Según la Unión Europea, en 2021 las baterías puestas en el mercado por la industria de la movilidad serán aproximadamente 20 veces las que se producían en 2010.

El cambio al vehículo eléctrico aumentará aun más la producción de estas baterías, ya que se estima que el 55 % de los vehículos nuevos serán eléctricos en 2030.

Existe un gran impulso legislativo por parte de los gobiernos europeos para fomentar el cambio. Un ejemplo es el reciente plan MOVES para la recuperación del sector automovilístico tras la crisis del COVID-19.

El auge de esta tecnología lleva asociada la necesidad urgente de desarrollar procesos de reutilización y reciclado que eviten la creciente acumulación de basura tecnológica. Nos tenemos que poner las pilas con el reciclado de estas baterías si queremos alcanzar de verdad el objetivo de movilidad eficiente y sostenible.

La importancia del reciclado de las baterías

El reciclado de las baterías persigue dos objetivos:

Disminuir el impacto negativo de los residuos sobre el medioambiente.

Reutilizar los materiales que componen las baterías para promover tanto la producción sostenible como la economía circular.

Algunos de los componentes esenciales de las baterías de iones de litio, como el cobalto, el fósforo o el grafito natural, son considerados de gran valor desde el punto de vista económico o por motivos de disponibilidad. Por tanto, estas sustancias están incluidas en la lista de materias primas críticas de la Unión Europea.

Dada la creciente demanda de baterías, componentes como el níquel, el manganeso o el propio litio son hoy fuertes candidatos a formar parte de esa lista en los próximos años.

Ni que decir tiene que fomentar el reciclado de estos materiales puede contribuir también a disminuir las injusticias sociales y climáticas asociadas a la industria de la minería ilegal, como por ejemplo, las de algunas minas de cobalto en el Congo.

Tipos de baterías de iones de litio

Las baterías se pueden clasificar según diferentes aspectos. En lo referente a la geometría, se pueden encontrar lotes de celdas en formato cilíndrico, al estilo de las clásicas pilas AA, o en formato prismático, como las que encontramos en los teléfonos móviles.

Sin embargo, al hablar de tipo de batería, normalmente nos referimos a los tipos según su composición química. A pesar de llevar casi 30 años en el mercado, las baterías de iones de litio y las tecnologías hermanas están en pleno desarrollo y cada año aparecen nuevas baterías con propiedades mejoradas. Por ejemplo, con más capacidad, una carga más rápida o estabilidad en un intervalo de temperaturas más amplio.

El hecho de que las baterías existan en tantos formatos y químicas diferentes es uno de los principales escollos para el desarrollo de tecnologías de reciclado.

Reciclado de baterías: presente y futuro

Afortunadamente, cada vez son más las empresas que se dedican al reciclaje a nivel industrial de estas baterías. Hoy en día, los procesos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos son los más empleados. La mayoría se centran en la recuperación de cobalto y níquel, por ser los elementos de mayor rendimiento económico.

En nuestro grupo de investigación en Ingeniería Química y Ambiental trabajamos en el desarrollo de una técnica innovadora basada en la combinación de la extracción hidrometalúrgica con métodos electroquímicos y membranas de intercambio iónico.

En las celdas electrodialíticas se busca la extracción de los componentes revalorizables de los residuos de batería, así como la separación selectiva de estos para su posterior reutilización.

La descripción de la técnica y los primeros resultados experimentales están recogidos en nuestro estudio publicado en Applied Sciences.

Aunque son numerosas las investigaciones que se dirigen hacia el desarrollo de técnicas de reciclado más eficientes, aun nos queda un largo camino por recorrer para alcanzar una economía circular real en el sector de las baterías.

El desarrollo de normativa que contemple las peculiaridades de las baterías de iones de litio, el apoyo a la investigación en el área y, por supuesto, la colaboración ciudadana a la hora de depositar sus residuos tecnológicos en un punto limpio son aspectos clave para el reciclaje eficaz de las baterías. Esto contribuirá a un desarrollo sostenible de la electrónica portátil y el vehículo eléctrico.

María Villén Guzmán recibe fondos del Plan Propio de Investigación y Transferencia de la Universidad de Málaga.

María del Mar Cerrillo González recibe fondos del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades

Juan Manuel Paz García no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.

Fuente: The Conversation (Creative Commons)
Author: María Villén Guzmán, Investigadora Postdoctoral, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Málaga