Científicos del MIT podrían haber descifrado cómo reciclar las baterías de vehículos eléctricos

Este año, se espera que las ventas mundiales de vehículos eléctricos aumenten casi 25% en comparación con 2024. Ante el aumento vertiginoso de la demanda de vehículos eléctricos, existe una preocupación creciente para los expertos del sector: encontrar la mejor manera de reutilizar las baterías de varios cientos de kilos que alimentan estos vehículos.

Según un estudio realizado en 2023 por McKinsey, el suministro mundial de baterías de vehículos eléctricos para reciclaje aumenta constantemente y se prevé que alcance la impresionante cifra de 7,850 kilotones en 2035. Ese mismo año, McKinsey proyecta que el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos se convertirá en una industria de 7,200 millones de dólares en Estados Unidos. Sin embargo, actualmente, los expertos siguen buscando la mejor manera de escalar el proceso de reciclaje. La estrategia predominante es una técnica que consiste básicamente en triturar las baterías de los vehículos eléctricos hasta convertirlas en un polvo superfino, un proceso que ha demostrado ser costoso, complejo e ineficiente.

Ahora, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) publicaron un estudio que muestra una nueva forma de, potencialmente, evitar por completo la trituración. Según Yukio Cho, autor principal del estudio e investigador postdoctoral en energía de Stanford, el equipo ha desarrollado una nueva forma de fabricar baterías que facilita enormemente la separación de sus componentes, dejándolos listos para el reciclaje.

El estado actual del reciclaje de vehículos eléctricos

Las dos principales maneras de evitar que las baterías de vehículos eléctricos terminen en los vertederos son la reutilización y el reciclaje. Algunas empresas ya encuentran maneras de reutilizar las baterías de vehículos eléctricos cuando ya no son aptas para circular. Por ejemplo, una startup utiliza baterías de vehículos eléctricos retiradas para alimentar un centro de datos completo en Nevada, mientras que otra las reutiliza para operar nuevas estaciones de carga.

Otras buscan maneras de descomponer estas baterías y reutilizar sus valiosos componentes. El estándar actual de la industria consiste en triturar las baterías hasta obtener un polvo fino llamado “masa negra”, que debe clasificarse en partes metálicas recuperables. El proceso de clasificación es complejo y a menudo requiere instalaciones especializadas en mercados de reciclaje avanzados como China para que los metales sean realmente utilizables. Aun así, afirma Cho, los ácidos utilizados para separar los metales pueden suponer un riesgo ambiental y, por si fuera poco, el proceso completo es costoso.

“Los componentes elementales son muy complejos”, afirma Cho. “Una vez generada esta masa negra, es realmente difícil que la recuperación de los materiales críticos sea rentable”.

Cho afirma que actualmente no hay mucho consenso entre los expertos sobre cuántas baterías de vehículos eléctricos se reciclan realmente y cuántas se desvían a los vertederos. Lo que sí está claro es que existe una gran motivación para convertir la fabricación de vehículos eléctricos en una economía más circular. Para empezar, desviar los residuos electrónicos a vertederos supone el riesgo de filtrar materiales peligrosos al suelo y al agua. Desde una perspectiva económica, las baterías de vehículos eléctricos también contienen metales valiosos como níquel, cobalto, manganeso y litio, que pueden extraerse y reutilizarse para evitar operaciones de extracción de minerales más costosas y contaminantes.

Imagina una batería de VE como un sándwich de jamón

Para evitar por completo el problema de la masa negra, Cho y su equipo decidieron adoptar un enfoque totalmente novedoso para el diseño de baterías de VE.

“Hasta ahora, en la industria de las baterías, nos hemos centrado en materiales y diseños de alto rendimiento, y solo más tarde intentamos descubrir cómo reciclar baterías fabricadas con estructuras complejas y materiales difíciles de reciclar”, declaró Cho a MIT News en una entrevista. “Nuestro enfoque consiste en empezar con materiales fácilmente reciclables y descubrir cómo hacerlos compatibles con las baterías”.

Las baterías de EV se componen de tres partes principales: el cátodo con carga positiva, el electrodo con carga negativa y el electrolito que transporta los iones de litio entre ellos. Normalmente, las baterías de EV están selladas tan herméticamente que, para desmontarlas eficientemente, triturarlas se convierte en la mejor manera de reciclarlas. La novedosa innovación del equipo del MIT es un nuevo material electrolítico que, al sumergirse en un disolvente orgánico, “se disuelve como algodón de azúcar”, separando fácilmente las partes de las baterías.

Cho compara la innovación con un hipotético sándwich de jamón. ImaginA que el sándwich ha sido pegado y, para recuperar el pan, la lechuga y el jamón, ha sido desmenuzado y debe clasificarse por partículas diminutas. Ahora, imagine que el sándwich se mantiene unido con mayonesa: Se podrían separar fácilmente todos los componentes. Esa es esencialmente la diferencia entre el paso de reciclaje de masa negra y el proceso de electrolitos en el que trabaja su equipo.

El equipo de Cho creó una batería de estado sólido para probar el material y descubrió que resistía las exigencias de la batería. Luego, al tratar la batería con un solvente orgánico, el material se disolvió, eliminando por completo la necesidad de triturarlo.

¿Qué sigue?

El prototipo disoluble actual presenta algunas deficiencias. Para empezar, Cho afirma que el rendimiento de la batería de prueba fue muy inferior al de las baterías comerciales de referencia actuales.

“El rendimiento está a un nivel que la industria jamás imaginará: si tienes un iPhone 13, jamás pensarás en cambiarlo por un iPhone 4”, afirma Cho. “Igualar el rendimiento al de las baterías de vanguardia actuales es sin duda un reto que aún no hemos demostrado”.

Parte de ese déficit de rendimiento, según Cho, probablemente se deba a que su equipo construyó la batería desde cero. Si bien pasarán al menos varios años antes de que este nuevo material sea comercialmente viable, cree que podría incorporarse en futuras baterías de vehículos eléctricos sin demasiadas complicaciones para los fabricantes.

“Creo que en el futuro podremos integrar este material en la batería”, concluye Cho. Si imaginas que se disuelve como algodón de azúcar, puede ser solo una capa muy fina entre los componentes. Esto servirá para abrir la batería de forma autónoma.