Hace poco más de diez años, un artículo publicado en Nature preguntaba: “¿Es el litio el nuevo oro?”. Esta idea se basaba en el uso del metal en las baterías de iones de litio, sumado a las incertidumbres relativas a las reservas existentes y la demanda. Hoy en día, la “masa negra”, el material rico en metal obtenido mediante el reciclaje de las baterías de iones de litio, podría ser el nuevo “oro” del mercado de los iones de litio. En total, el mercado global de las baterías de iones de litio tiene un valor de 41 000 millones de dólares y se espera que llegue a más de 116 000 millones de dólares en 2030.
Se prevé que en 2040 el 58 % de los coches vendidos en todo el mundo serán eléctricos y la cantidad total de desechos generados en todo el planeta podría llegar a los 8 millones de toneladas. A pesar de este dato, se cree que solo alrededor del 5 % de las baterías de iones de litio se reciclan en todo el mundo, lo que tiene implicaciones alarmantes para el medioambiente y las reservas del mineral en la Tierra.
Como se explica en el documento técnico, esto se debe a que el reciclaje de las baterías de iones de litio se ve limitado por varios factores, entre los que se incluyen la fluctuación del valor financiero de los materiales de las baterías o la falta de convergencia tecnológica en sus diseños y materiales (y los costes de la mano de obra de reciclaje asociados) y en las plantas de reciclaje. La falta de monetización de los beneficios del reciclaje (entre los que destacan la disponibilidad de reservas, la seguridad y los beneficios medioambientales) y la ausencia de normativas sobre reciclaje en buena parte del mundo también desempeñan un papel importante.
¿Estamos preparados para hacer frente al reto del reciclaje de las baterías de iones de litio?
Los retos del reciclaje de las baterías de iones de litio llevan aparejados importantes oportunidades de crecimiento. Por ejemplo, de las 500 000 toneladas de baterías de la producción global de 2019 que, según las estimaciones, se podrían reciclar, se podrían recuperar las siguientes materias primas: 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 prolongaría la disponibilidad de las reservas de esos materiales y proporcionaría importantes beneficios económicos y medioambientales.
No es de extrañar que, como se menciona en el documento técnico, el interés por el reciclaje de las baterías de iones de litio esté creciendo rápidamente, lo que se refleja en el enorme aumento del interés general por la “masa negra”. CAS Content Collection™ ofrece una extraordinaria panorámica de las publicaciones de patentes y revistas sobre el reciclaje de las baterías de iones de litio y ha permitido identificar las tendencias emergentes en el ámbito de las baterías recargables y la reutilización de materiales de un solo uso con otros fines, además de realizar proyecciones sobre las oportunidades futuras.
¿Qué métodos de reciclaje de baterías de iones de litio se utilizan actualmente?
En la mayoría de los casos, se utilizan combinaciones de métodos hidrometalúrgicos y pirometalúrgicos para procesar las baterías de iones de litio, aunque el reciclaje directo está ganando popularidad (como veremos más adelante). La hidrometalurgia usa soluciones (principalmente acuosas) para extraer y separar los metales de los recursos de las baterías. La pirometalurgia usa el calor para convertir los óxidos metálicos empleados en los materiales de las baterías en metales o compuestos metálicos. El reciclaje directo es la eliminación del material del cátodo para su reutilización o reacondicionamiento.
Tendencias de investigación crecientes sobre el ciclo del litio
Aunque el volumen global de publicaciones científicas ha ido aumentando gradualmente en la última década, descubrimos que el crecimiento del volumen anual de publicaciones sobre el tema del ciclo del litio (32 %) es muy superior 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 baterías de iones de litio han aumentado en la última década y han experimentado un crecimiento importante en los últimos años (figura 2), con China a la cabeza del volumen, tanto de revistas como de patentes (aproximadamente el 90 % de las publicaciones; figura 3).
En cuanto a los procesos utilizados, la hidrometalurgia ha crecido bastante más que la pirometalurgia desde 2015, y el reciclaje directo de materiales también ha experimentado un importante —y alentador— aumento reciente (figura 2). También se ha realizado un considerable esfuerzo investigador en relación con componentes de las baterías de iones de litio menos estudiados hasta la fecha (lo que sugiere la aparición de una visión más integral de la gestión del reciclaje) y con el desmontaje de las baterías (figura 4). Esto es deseable porque maximiza la cantidad de material reciclable.
Capacidad de reciclaje de baterías en todo el mundo
Actualmente, la capacidad de reciclaje de las baterías de iones de litio se concentra en el este de Asia, donde China representa más de la mitad de la capacidad de reciclaje del planeta. La mayor parte de la capacidad restante se encuentra en Europa (figura 5). Las instalaciones de reciclaje de baterías de iones de litio propuestas aumentarán la capacidad de reciclaje en alrededor de un 25 %. La mayor parte de la nueva capacidad se concentra en Norteamérica. La distribución de la capacidad de reciclaje actual es un reflejo del efecto de las normativas de reciclaje de baterías, mientras que las ubicaciones de la instalaciones futuras están más vinculadas a motivaciones económicas.
Normativas de reciclaje de baterías de iones de litio en todo el mundo
En conjunto, las normativas de reciclaje de baterías de iones de litio están aumentando. Muchos países financian la investigación sobre métodos de reciclaje y algunos tienen leyes relativas al reciclaje de estas baterías. China y la Unión Europea cuentan con marcos legales exhaustivos para el reciclaje de baterías de iones de litio o los están desarrollando. Estos hallazgos, sumados al creciente interés por la gestión del reciclaje de baterías de iones de litio, resultan alentadores para el futuro, dado el uso creciente de estas baterías en todo el mundo (p. ej., en vehículos eléctricos, teléfonos móviles).
Lea el informe de CAS Insights para ver una descripción general de las tendencias de investigación relacionadas con el reciclaje de las baterías de iones de litio. En él se evalúan las regulaciones globales y los beneficios financieros, y se proporciona información sobre el estado actual y futuro del reciclaje de estas baterías en todo el planeta.