Evonik pretende que el reciclaje del litio sea más sencillo, rentable y respetuoso con el medio ambiente. Este metal es esencial para las baterías que impulsan millones de vehículos eléctricos. Sin embargo, en la actualidad, hasta el 95 por ciento no se recicla tras su uso. Por ello, los investigadores de Evonik han adoptado un nuevo enfoque, centrado en el reciclaje altamente eficiente del litio mediante un proceso electroquímico con una membrana cerámica. La tecnología se está probando actualmente a escala piloto. Es muy eficiente y genera hidróxido de litio de gran pureza, adecuado para la fabricación de nuevas baterías. Tras la prueba de concepto en el laboratorio, ahora hay que impulsar la tecnología, y Evonik está trabajando en ello en sus instalaciones de Hanau y Marl (Alemania). Sus especialistas confían en que el proceso de membranas cerámicas esté listo para el mercado en tres o cinco años.
Elisabeth Gorman, experta en reciclaje de litio de Evonik, espera que esto coincida con un hito importante: “Dentro de unos años, muchas baterías de iones de litio llegarán al final de su vida útil. En consecuencia, se producirá un fuerte aumento del volumen de baterías gastadas que pueden utilizarse para reciclar el litio. Además, en Europa se están creando nuevas instalaciones de producción a gran escala de baterías para vehículos eléctricos. Esto generará residuos de producción que contienen litio. Un tercer factor es la legislación: La UE, en particular, presiona para que las materias primas valiosas se reutilicen en el ciclo de producción. Esto ya es realista en el caso del cobalto y el níquel, pero la tasa de reciclaje del litio es inferior al 5% en la actualidad”.
Gorman es responsable del desarrollo del mercado del reciclaje de litio en Creavis, la unidad de innovación estratégica e incubadora de empresas de Evonik, y conoce la situación legal: En la UE, está estipulado que dentro de cuatro años habrá que recuperar al menos el 35% del litio de las baterías gastadas. A partir de 2030, el porcentaje deberá aumentar hasta el 70%. China y Estados Unidos también tienen normas gubernamentales sobre la recuperación del litio.
Los procesos utilizados actualmente para recuperar los metales de las baterías gastadas se basan en la fundición (proceso pirometalúrgico), la lixiviación (proceso hidrometalúrgico) o una combinación de ambos. Estos procesos han demostrado ser eficaces para la recuperación de cobalto y níquel. El reprocesamiento convencional del litio también se basa en procesos hidrometalúrgicos. Sin embargo, estos procesos son muy costosos, requieren grandes cantidades de energía y agua, e implican muchos pasos intermedios y productos químicos adicionales. Por lo tanto, hay buenas razones para buscar mejores alternativas.
Evonik ha aceptado este reto. Los expertos de esta empresa de especialidades químicas están trabajando en el desarrollo de una membrana cerámica con selectividad para los iones de litio, que constituye el corazón de un proceso electroquímico. El objetivo es la recuperación selectiva y eficaz de las sales de litio de las pilas gastadas, minimizando el uso de energía y productos químicos. El punto de partida es la masa negra. Este es el término utilizado por los expertos para referirse a lo que queda de las baterías de iones de litio gastadas cuando se han retirado las partes de plástico y el resto se ha triturado. La masa negra contiene una mezcla de litio, cobalto, níquel y manganeso. El procesamiento de esta masa negra da lugar a un lixiviado de litio.
El equipo de investigación de Evonik procesa este lixiviado electroquímicamente con la ayuda de una membrana cerámica con selectividad para los iones de litio. La selectividad significa que la membrana sólo permite que los cationes de litio cargados positivamente pasen del lado con el lixiviado y el ánodo cargado positivamente al otro lado, donde hay un cátodo cargado negativamente. Aquí, los iones de litio se combinan con el hidróxido para formar hidróxido de litio de grado de batería con una pureza de casi el 100%.
La demanda de litio va a aumentar como consecuencia del actual cambio de los motores de combustión a los vehículos eléctricos. Los expertos prevén que, a largo plazo, el reciclaje aportará alrededor del 25% de las sales de litio necesarias. Al mismo tiempo, esto podría limitar el daño al paisaje y reducir en gran medida la dependencia de los proveedores. Elisabeth Gorman confía en que dentro de unos años la nueva membrana desarrollada por Evonik facilitará el reciclaje eficiente del litio y será reconocida por su sostenibilidad.
