Reciclaje de baterías de litio, el difícil desafío que se viene con la electromovilidad

Las baterías de litio se han transformado en el corazón de los vehículos eléctricos, cuya producción aumenta en concordancia con las apuestas de la industria automotriz y de distintos gobiernos del mundo, de transitar hacia una movilidad sin emisiones contaminantes. Un ejemplo de ello es la Estrategia Nacional de Electromovilidad de Chile, en el marco de la cual se están introduciendo buses eléctricos al sistema de transporte público RED. Pero las baterías de litio no sólo se encuentran en los vehículos, sino también en otros artefactos electrónicos como los teléfonos celulares y laptops. Y ha sido la drástica proliferación de estos objetos, además de la creciente necesidad de almacenar la energía proveniente de proyectos de fuentes renovables, lo que ha generado una importante problemática: su reciclaje. Actualmente, en el mundo sólo se recicla solo el 5% de las baterías de litio, según identificó un proyecto del Instituto de Ciencias Químicas Aplicadas de la Universidad Autónoma de Chile. Este busca instalar una iniciativa de recuperación de estos objetos de almacenamiento de energía, haciéndose a la vez, cargo de una serie de desafíos. Entre ellos, la correcta disposición final, la protección del medioambiente y la rentabilidad del proceso. No obstante, este tipo de reciclaje no es algo simple.

El litio no se presenta como un elemento puro sino dentro de minerales que se encuentran en yacimientos, en salares, en aguas termales y en el agua de mar, aunque en cantidades muy diferentes, que oscilan entre las 20 y las 65 ppm (partes por millón). En términos geológicos, el litio está en aproximadamente 145 minerales, pero sólo en algunos puede considerarse en cantidades comerciales. [caption id="attachment_915653" align="alignnone" width="300"]

Yacimiento de Litio en el Salar de Atacama. Foto: La Tercera[/caption] En Chile, se encuentra principalmente en los salares preandinos y andinos de la Región de Atacama, donde no sólo hay litio sino también otros minerales de interés como potasio, boro y magnesio.  Desde que se desarrolló la primera batería de litio recargable en 1980, que actualmente se incorpora en múltiples artículos electrónicos, la búsqueda de este preciado metal –conocido como oro blanco- ha aumentado exponencialmente. En la actualidad, se puede reutilizar más del 90% de las piezas que componen los dispositivos electrónicos. Sin embargo, las baterías no pueden pasar a procesos de reciclaje o revalorización fácilmente, ya que sus características físico-químicas no lo permiten. Es por esto que la investigación del Instituto de Ciencias Químicas Aplicadas de la U. Autónoma, denominado “Valorización de desechos electrónicos de baterías de litio para la competitividad industrial del reciclaje electrónico en la Región Metropolitana”, busca implementar una iniciativa que permita recuperar las baterías de litio de forma segura, sustentable y rentable. La directora del Instituto y una de las investigadoras principales, la Dra. María Luisa Valenzuela explica que “uno de los objetivos de este proyecto es promover cambios culturales entorno al manejo de residuos peligrosos, con el objetivo de favorecer la utilización y el reciclaje de los materiales. Esto, que es un beneficio para el medioambiente, también permitirá recuperar componentes que son escasos y de uso en varios productos hoy”. Según la investigadora, una batería contiene aproximadamente un 7% de litio en su composición. Pero, además, existen otros elementos valiosos que también puede ser recuperados en un proceso de reciclaje, como el cobalto, el manganeso, el níquel y sales. “El proyecto propone descomponer los materiales, para darles una nueva vida útil a las baterías viejas. La idea es que sea económicamente rentable para que haya empresas interesadas en hacerlo”, complementa el Dr. René Rojas, académico e investigador de la Facultad de Química y de Farmacia de la Universidad Católica y otro de los líderes del proyecto. [caption id="attachment_915656" align="alignnone" width="300"]

Ensayo de laboratorio para reciclaje de baterías de artefactos eléctricos que poseen batería de litio. Foto: U. Autónoma.[/caption] “La reacción química que se produce dentro de una batería involucra varios elementos que son tóxicos para el ser humano y el medioambiente, por lo que su manejo es complejo y necesita de soluciones tecnológicas avanzadas a partir de investigaciones científicas de primer nivel”, complementa Rojas. Y agrega: “Para ello, en el proyecto usamos la técnica de lixiviación en ácido -uso de ácidos para disolver uno de los componentes del cátodo en las baterías- proceso que permite separar los metales contenidos en el material del cátodo en partes que posibilitan la reacción electroquímica, recuperando las materias primas de la batería”.

Una de las iniciativas para la disposición final de las baterías en país está a cargo de dos empresas -Degraf y Midas- que realizan la recolección de estos objetos en establecimientos educacionales, principalmente de computadores y celulares. Luego, otra empresa autorizada –Hidronor- las dispone en depósitos de concreto para ser enterradas. No obstante, este método contiene el riesgo de que se generen filtraciones que contaminen las napas de agua subterráneas o la superficie. De ahí la relevancia de encontrar, en Chile, un método de reciclaje, económica y técnicamente sustentable, que además permita cumplir con los objetivos de la Ley de Responsabilidad Extendida del Productor (REP) o Ley de Reciclaje que se implementará en 2020. “Si bien las baterías de litio son parte de los productos que deben ser reciclados por ley, no son prioridad. Podría empezar a implementarse de acá a cinco años, no en el inicio de la ley”, dice María Luisa Valenzuela. El proyecto de la U. Autónoma, que fue financiado por el Fondo de Innovación a la Competitividad (FIC) del Gobierno Regional Metropolitano, está postulando nuevamente al FIC para hacer el diseño y la planta piloto de reciclaje durante el próximo año, convirtiéndolo en un proceso productivo atractivo para más empresas. “A medida que se vaya desarrollando la electromovilidad en Chile, las baterías de los autos y buses serán más grandes y es ahí donde se hace más atractivo el negocio”, añade el investigador de la U. Católica, René Rojas. Con el objetivo de educar a la ciudadanía en torno al tema, Valenzuela y Rojas, publicaron el libro “Reciclaje de baterías de litio: una oportunidad para la sustentabilidad de Chile”, al que se sumaron otros autores como la Dra. Marjorie Segovia y Sebastián Quintana, académicos de la U. Autónoma y U. Católica, respectivamente. La publicación es totalmente gratuita y está disponible en ciencias.uautonoma.cl.