El Día de la Tierra es el 22 de abril y su mensaje habitual, cuidar nuestro planeta, ha cobrado mayor urgencia debido a los desafíos destacados en el último informe del IPCC. Este año, Ars analiza las tecnologías que normalmente cubrimos, desde automóviles hasta la fabricación de chips, y descubre cómo podemos impulsar su sostenibilidad y minimizar su impacto climático.
Vehículos eléctricos, herramientas eléctricas, relojes inteligentes: las baterías de iones de litio ahora están en todas partes. Sin embargo, los materiales para hacerlos son limitados y su abastecimiento tiene implicaciones ambientales, humanitarias y económicas. El reciclaje es clave para abordarlos, pero un estudio reciente muestra que la mayoría de las baterías de iones de litio nunca se reciclan.
El litio y varios otros metales que componen estas baterías son increíblemente valiosos. El costo del litio en bruto es aproximadamente siete veces lo que pagaría por el mismo peso en plomo, pero a diferencia de las baterías de litio, casi todas las baterías de plomo-ácido se reciclan. Así que hay algo más allá de la pura economía en juego.
Resulta que hay buenas razones por las que el reciclaje de baterías de litio aún no se ha llevado a cabo. Pero algunas empresas esperan cambiar eso, lo cual es bueno, ya que reciclar las baterías de litio será una parte esencial de la transición hacia las energías renovables.
Lecciones de plomo-ácido
¿Qué tan extrema es la disparidad entre las baterías de litio y las de plomo? En 2021, el precio promedio de una tonelada métrica de carbonato de litio apto para baterías fue de $17 000 en comparación con los $2425 de los principales mercados de América del Norte, y las materias primas ahora representan más de la mitad del costo de las baterías, según un informe de 2021 de la Agencia Internacional de Energía ( AIE).
El desequilibrio del reciclaje también es contradictorio en términos de suministro de material fresco. Las fuentes globales de litio ascienden a 89 millones de toneladas, la mayoría de las cuales se originan en América del Sur, según un informe reciente del Servicio Geológico de los Estados Unidos. Por el contrario, el suministro mundial de plomo de 2.000 millones de toneladas fue 22 veces superior al del litio.
A pesar de la menor oferta de litio, un estudio realizado a principios de este año en el Revista del Instituto Indio de Ciencias descubrió que menos del 1 por ciento de las baterías de iones de litio se reciclan en los EE. UU. y la UE en comparación con el 99 por ciento de las baterías de plomo-ácido, que se usan con mayor frecuencia en vehículos de gas y redes eléctricas. Según el estudio, los desafíos del reciclaje van desde la tecnología de baterías en constante evolución hasta el costoso envío de materiales peligrosos y la regulación gubernamental inadecuada.
Emma Nehrenheim, directora ambiental de las baterías de Northvolt, dijo que todos esperaban que el plomo se elimine gradualmente, pero atribuye su continuo éxito económico a las altas tasas de reciclaje.
“Cada vez que compras una batería para tu auto, tienes que devolver toda la batería y luego pasa a la cadena de reciclaje”, dijo Nikhil Gupta, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería Tandon. Ingeniería en la Universidad de Nueva York. Esto no ha funcionado para las baterías de litio, en parte porque existen muchos formatos. “Estas baterías están por todas partes en diferentes tamaños”, dijo. Un desafío relacionado es que la tecnología de las baterías de litio cambia rápidamente, cada uno o dos años, dijo.
Pero superar estos desafíos de reciclaje es imprescindible. Las baterías de litio contienen más energía en un paquete más pequeño en comparación con las baterías de plomo-ácido. Son cruciales para descarbonizar el transporte y permitir una transición generalizada a la energía renovable al ayudar a garantizar un suministro predecible de energía eólica y solar intermitente. Lograr estas transiciones a escala global es una tarea enorme. “Eso requeriría que hiciéramos grandes avances en la tecnología de baterías”, dijo Gupta. “No hay duda al respecto.”
En consecuencia, el consumo mundial de litio ha aumentado un 33 por ciento desde 2020. Si se alcanzan los objetivos de energía renovable suficientes para detener el cambio climático, se espera que la demanda de litio crezca 43 veces, según la AIE. “¿Qué pasa si no tenemos suministro de litio?” dijo Gupta. “Todavía no hay una buena respuesta”.
El litio no es el único material que puede limitar el uso de estas baterías. El ánodo y el cátodo de las baterías contienen materiales que también están sujetos a posibles problemas de suministro, como el cobalto y el níquel. Entonces, el reciclaje podría ayudar a resolver múltiples problemas de suministro. “Si desea construir una batería, una batería vieja contiene exactamente los mismos componentes”, dijo Nehrenheim.