Por Steven Shackell
Los vehículos eléctricos (VE) provocaron una revolución en la industria automotriz y permitieron que los consumidores y el transporte comercial avancen hacia la descarbonización. Sin embargo, los fabricantes de VE enfrentan críticas por su mayor huella de carbono en comparación con los fabricantes de vehículos con motor de combustión interna (ICEV, por sus siglas en inglés) estándar, y por producir sistemas de baterías que contienen materia prima poco común y crean desechos peligrosos.
En el último par de años, la industria de VE ha dado pasos significativos hacia la minimización de la huella de carbono del ciclo de un VE y permitir aplicaciones de reutilización o el reciclaje de sus sistemas de baterías. En este artículo se analiza cómo los vehículos eléctricos se reciclan o reutilizan, y se identifican oportunidades para desarrollar una economía circular en la industria de VE con el objetivo de lograr la descarbonización.
Sostenibilidad de baterías para vehículos eléctricos
Si bien, la huella de carbono de un VE es mayor que la de un ICEV durante el proceso de fabricación, los VE producen menos de la mitad del total de emisiones de un ICEV promedio durante su vida útil. Sin embargo, a medida que crece la demanda y la producción de VE, también crece la demanda de materias primas e imanes de tierras raras. Los VE requieren imanes de tierras raras para sus tecnologías de motores y materias primas como litio, cobalto y grafito para los sistemas de baterías.
La producción de estos sistemas de baterías contribuye de manera significativa al impacto ambiental negativo de la producción de VE si los fabricantes no usan materiales reciclados. Estos materiales son un recurso finito que requiere operaciones mineras de gran envergadura, enormes redes de transporte y procesos de refinamiento más exhaustivos para su uso en baterías.
La minería de litio y cobalto también requiere la extracción desde entornos física y socialmente sensibles, lo que permite que surjan críticas y cuestionamientos de su sostenibilidad ética. Afortunadamente, el alto contenido metálico y de materias primas de los VE los hace ideales para que se reciclen al final de su vida útil, lo que incentiva a los fabricantes a buscar soluciones de minería sostenibles y puede con el tiempo limitar la necesidad de minería en el futuro.
Reciclaje de vehículos eléctricos
Los vehículos eléctricos son relativamente más simples de reciclar que los ICEV. En general, tienen menos componentes. Si bien, el reciclaje de VE normalmente se asocia al reciclaje de baterías, también incluye materias primas como cobre, acero y aluminio que se usan para la carrocería del vehículo y otros componentes.
Desafortunadamente, los materiales reciclados pueden estar sujetos a fluctuaciones en el precio, lo que los hace menos ideales para su uso por empresas, lo que puede tener como consecuencia el desperdicio de materiales. Para administrar los desafíos de reciclar VE, la economía circular del reciclaje debe comenzar en el inicio del diseño del vehículo, donde los fabricantes deben hacer que sea simple y económico el reciclaje completo del vehículo.
El reciclaje incluye desafíos. Los fabricantes deben diseñar para un uso de recursos intermedio. Por ejemplo, si un vehículo minimiza las materias primas que usa, se puede reducir la necesidad de extracción minera inicial. Sin embargo, puede hacer que el reciclaje y la recuperación de esa misma materia prima sean mucho más difíciles, lo que provoca que la extracción inicial sea netamente negativa. Diseñar VE para que se puedan reparar o reciclar con facilidad es el primer paso para permitir la existencia de una economía circular sostenible.
Reciclaje de baterías para VE
El aluminio y acero que se usan en la industria del transporte representan prácticamente un cuarto de toda la demanda de aluminio y acero en todas las industrias. Afortunadamente, hace tiempo que se ha demostrado que estas materias primas son reciclables a través de la industria ICEV. Sin embargo, el reciclaje de baterías es un proceso más nuevo que requiere varios pasos clave que los fabricantes deben integrar en sus diseños al comienzo de la vida útil de una batería.
Recopilación, clasificación y calificación
Las baterías para VE se deben recopilar del vehículo al final de su vida útil automotriz. Este proceso puede ser peligroso, ya que los sistemas de baterías aún pueden contener una cantidad significativa de energía y requieren técnicos capacitados. Los fabricantes deben diseñar sistemas de baterías que puedan retirarse de manera segura de las carrocerías de los vehículos para agilizar este proceso. Tener un paquete de baterías intercambiable también podría solucionar el problema de los tiempos de carga prolongados que implica tener VE, al simplemente reemplazar el paquete agotado por un paquete con carga completa.
Cuando se recopila una batería, se debe clasificar y calificar por diferentes categorías. Por ejemplo, si un VE nuevo sufre un accidente, la batería puede conservar toda su capacidad y ser reutilizable. En otros casos, las baterías para VE pueden llegar al final de su vida útil, en cuyo caso están calificadas para ser reciclables.
Leyenda: un paquete de baterías para VE que contiene muchos módulos de batería
Desmontaje y recuperación de materiales
Las baterías que no son adecuadas para aplicaciones de reutilización pasan por un proceso de desmontaje. Los módulos y las celdas de batería se retiran del paquete de baterías automotriz, y los componentes se trituran para separar y exponer los diferentes materiales.
El proceso de trituración crea una variedad de materiales que, según el tipo de trituración y la composición de las baterías recicladas, se clasifican para su procesamiento posterior. El proceso de trituración normalmente crea una "masa negra" que se compone de cátodos y ánodos de baterías que luego pueden estar sujetos a procesos de pirometalurgia (fundición) o hidrometalurgia (lixiviación) para extraer las materias primas metálicas como litio, cobalto, níquel, manganeso y aluminio.
Los procesos actuales de reciclaje de baterías de iones de litio pueden recapturar el 95 % de la materia prima que se usó originalmente, lo que deja solo el 5 % del material reciclado inutilizable. De acuerdo con el Departamento de Energía de EE. UU., una tonelada de litio de grado de batería se puede generar al reciclar 28 toneladas de baterías de iones de litio gastadas, en lugar de extraer 250 toneladas de mineral.
Reutilización de baterías para VE
Establecer objetivos de fabricación para maximizar la reciclabilidad podría producir el desincentivo de las estrategias de reutilización de baterías. En 2022, Nature identificó que este podría ser el caso con los VE y sus sistemas de baterías: la demanda de materiales para nuevos vehículos tiene como consecuencia el reciclaje de esos materiales en lugar de prolongar su uso en los vehículos existentes mediante reparaciones.
La reutilización de baterías para VE debiera ser la principal meta para los fabricantes, con la intención de que los sistemas de baterías retengan su capacidad y rendimiento durante el mayor tiempo posible. Por ejemplo, si un VE nuevo sufre un accidente y el sistema de baterías es seguro de reutilizar, estas baterías se pueden reutilizar para sistemas de almacenamiento de energía portátiles, almacenamiento de energía renovable u otros usos para prolongar su vida útil antes de su reciclaje. El resto del automóvil, como el acero y aluminio de la carrocería se puede reciclar.
El ciclo de las baterías para VE
Los vehículos eléctricos impulsan un cambio que significa la transformación hacia la descarbonización de la industria de transporte, aún cuando demandan una mayor huella de carbono inicial y de materiales raros durante la fabricación. Los avances de la industria de VE en la fabricación, el reciclaje y la reutilización de baterías están forjando una economía circular para sus recursos naturales, lo que es esencial para la movilidad sostenible y la conservación del medio ambiente. Los fabricantes de VE deben equilibrar la minimización de su huella de carbono y la maximización de la eficiencia de recursos para lograr un futuro más limpio mientras satisfacen las demandas de los consumidores.
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