La tecnología y la infraestructura de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos han avanzado rápidamente en la última década, con la aparición de nuevos negocios para ayudar a evitar un futuro en el que las baterías de EV al final de su vida útil se acumulen en los vertederos, filtrándose una sustancia verde en el suelo y liberando vapores tóxicos en el medio ambiente. aire.
Ya se está produciendo un ciclo cerrado en grandes volúmenes para marcas como BMW, Mercedes, Honda, Jaguar y Land Rover, gracias a empresas armadas con una gran cantidad de patentes y decenas de millones de dólares en fondos federales.(Se abre en una nueva ventana).
Para que un EV califique para el crédito fiscal federal completo de $ 7,500 en 2023, el 40% de los minerales clave de su batería deben extraerse o reciclarse en América del Norte. «El enfoque de la política en esto ha sido realmente interesante», le dice a PCMag Ajay Kochhar, director ejecutivo del reciclador de baterías Li-Cycle. «Hace cuatro años, la gente diría, ‘reciclaje de baterías, ¿qué es eso?’ Pero ahora es la corriente principal».
Los minerales seleccionados dentro de las baterías (principalmente cobalto, litio, manganeso y níquel) son caros, finitos y se compran en gran parte a empresas extranjeras. El reciclaje puede reducir el costo de la batería (y del vehículo en sí), acortar la cadena de suministro y crear empleos domésticos al mismo tiempo que reduce la necesidad de extraer más de la tierra: un caso poco común de negocios se encuentra con el ambientalismo, lo que significa que el reciclaje de vehículos eléctricos es probable aquí. quedarse.
Para ver cómo funciona el proceso, PCMag conversó con Kochhar y Mike O’Kronley, director ejecutivo de Ascend Elements.(Se abre en una nueva ventana)otro importante reciclador de baterías de EE. UU.
La reutilización de piezas y baterías de automóviles no es nueva
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Por único que sea el negocio de reciclaje de vehículos eléctricos, la reutilización de piezas de automóviles está lejos de ser una idea novedosa. La carrocería de la mayoría de los vehículos que circulan hoy en día utiliza un alto porcentaje de acero reciclado procedente de vehículos incautados.
«Todos los autos son esencialmente aplastados y triturados y luego todo ese acero se recicla y vuelve a ser autos nuevos», dice O’Kronley de Ascend Element. «Esa industria ya existe. Entonces, lo que debe desarrollarse es el reciclaje de los metales en las baterías de iones de litio». [to] ponerlos de nuevo en la cadena de suministro. Eso es lo que estamos haciendo».
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Solo alrededor del 20-30% de los productos electrónicos de consumo, desde teléfonos hasta computadoras portátiles, se reciclan «ya que depende del consumidor que los entregue», dice Kochhar de Li-Cycle. «Para las baterías EV, creo que podemos llegar al 80-90 % de reciclaje con bastante rapidez. Es más B2B, por lo que los automóviles se abren paso más fácilmente en los canales de reciclaje establecidos».
Los minerales de gran valor dentro de las baterías de los vehículos eléctricos también son «infinitamente reciclables», dice O’Kronley. Su rendimiento no se degrada con el tiempo porque son elementos básicos, directamente de la tabla periódica en la clase de química: Li, Co, Ni, Mn. El proceso de reciclaje los recupera en forma de polvo conocida como «masa negra» y luego los rejuvenece como si se esponjara una almohada.
Reconociendo la oportunidad de recuperar y revender estos minerales, Ascend Elements abrió una tienda en 2015, seguido de Li-Cycle en 2016. Otro grande, Redwood Materials(Se abre en una nueva ventana), inaugurado en 2017, encabezado por un cofundador de Tesla. Estas tres empresas, solo algunas de muchas(Se abre en una nueva ventana)— operan casi una docena de instalaciones combinadas, principalmente en los EE. UU.
Inventar nuevos métodos de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos
(Crédito: The Washington Post / Colaborador / Getty Images)
Estas instalaciones aceptan baterías de múltiples fuentes: vehículos al final de su vida útil, retiros de baterías, productos de almacenamiento de energía viejos y chatarra de fabricación.
«Si entrara a nuestro almacén hoy, sería como un mar de baterías», dice Kochhar. «Somos aproximadamente un 50% de paquetes de baterías EV completos, un 25% de baterías de almacenamiento de energía y luego electrónica de consumo y chatarra de fabricación, que está creciendo rápidamente».
La principal fuente de materia prima de Ascend Elements es la fabricación de chatarra. «Es como cuando estás horneando galletas, queda masa sobrante fuera del cortador de galletas que idealmente no quieres tirar», dice O’Kronley. «Quieres reutilizarlo».
Para facilitar la recolección de chatarra, ambas compañías tienen instalaciones cerca de los principales fabricantes de automóviles. Li-Cycle tiene una planta en Alabama cerca de una fábrica de Mercedes-Benz y otra cerca de Volkswagen en Ontario, Canadá. La instalación de Ascend Elements en Kentucky se encuentra cerca de una gran planta de fabricación de baterías Ford.
Izquierda: Dhiren Mistry, ingeniero de materiales de batería en Ascend Elements, prueba una solución acuosa que contiene elementos de batería recuperados. Derecha: El CEO Mike O’Kronley habla en la inauguración de las instalaciones de Covington, GA. (Crédito: elementos ascendentes)
«Tomamos las baterías y las colocamos en una trituradora muy grande», dice O’Kronley sobre el proceso de Ascend Elements. «Se muele en pedacitos pequeños y los pedazos pasan por una pantalla, como un tamiz, así que todo lo que es realmente pequeño o polvo cae al fondo».
Las piezas más grandes, como aluminio, cobre, plástico y acero, se separan. «Reciclamos todo, desde el paquete», dice.
Sin embargo, la masa negra sigue siendo el foco central del proceso. Ambas empresas tienen múltiples patentes sobre procesos para recuperar y preparar masa negra para su uso en una batería nueva. «El noventa y cinco por ciento o más de los materiales que coloca son reciclables, pero el 10-15% de la masa de la batería es, con mucho, el más valioso», dice Kochhar.
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Esa porción más valiosa proviene del cátodo. Todas las baterías tienen dos componentes principales: el cátodo y el ánodo. La energía fluye entre ellos para generar energía. El ánodo está compuesto completamente de grafito de bajo costo, pero el cátodo es donde está el dinero: contiene cobalto, litio, manganeso y níquel.
El mes pasado, Ascend Elements abrió(Se abre en una nueva ventana) una nueva planta en Georgia, una de las más grandes de América del Norte. Puede procesar hasta 70 000 baterías de vehículos eléctricos por año y, al mismo tiempo, reducir «la huella de carbono de los nuevos materiales de cátodo de baterías de vehículos eléctricos hasta en un 90 %», afirma Ascend Elements.
A finales de este año, Li-Cycle abrirá sus instalaciones más grandes en Rochester, Nueva York. El sitio de 65 acres está actualmente en construcción, pero «será capaz de procesar 35 000 toneladas de masa negra al año, con materiales de batería equivalentes a aproximadamente 225 000 EV», dice Li-Cycle.(Se abre en una nueva ventana).
‘No todo el reciclaje es igual’: versiones menos sostenibles
Algunos métodos para extraer masa negra de una batería vieja son menos ecológicos. «No todo el reciclaje es igual, y hay muchos pasos en el procesamiento previo y posterior», dice Kochhar.
Siguiendo el ejemplo de otras industrias de reciclaje, algunos recicladores colocan baterías EV en un horno grande para quemar la capa exterior y dejar la masa negra restante. Este proceso de uso intensivo de energía «lo deja con algunas emisiones de aire bastante desagradables que pueden ser cancerígenas», dice Kochhar.
Ni Ascend Elements ni Li-Cycle usan calor en su proceso. Redwood Materials todavía lo hace, al menos en parte, pero a pesar de todo, todavía hay espacio para eso en una industria floreciente con más trabajo por hacer que instalaciones para hacerlo.
«Somos fanáticos de Redwood, somos fanáticos de Li-Cycle, porque el problema al que nos enfrentamos es de un alcance tan grande que ninguna empresa va a resolverlo», dice Thomas Frey, director senior de marketing y comunicaciones en Ascend Elements. «Entonces, así como necesitamos múltiples fabricantes de baterías y múltiples compañías de automóviles, necesitamos múltiples empresas de reciclaje de baterías. No tenemos las instalaciones en los EE. UU. en este momento para refinar y crear todos los materiales que necesitamos».
Es difícil calcular la cantidad total de baterías EV que se reciclan, ya que el proceso ocurre a puertas cerradas entre empresas privadas. Además, a algunos fabricantes de automóviles les gusta mantener en secreto sus actividades de reciclaje de vehículos eléctricos, dice Frey. Para ellos, es como un secreto comercial; un truco de la cadena de suministro.
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