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Materias primas para vehículos eléctricos: oportunidades para el reciclaje de baterías


análisis

Estado: 03/03/2023 10:12

La batería de un coche eléctrico necesita hasta nueve kilogramos de litio y 13 kilogramos de cobalto. Debido a la creciente demanda y la creciente escasez de materias primas, los fabricantes de automóviles como Mercedes-Benz ahora están trabajando en sistemas de reciclaje para baterías de automóviles.

Hoy, el “oro blanco” proviene principalmente de minas en Australia y de manantiales subterráneos en Chile. Con las últimas 100.000 toneladas anuales, los dos países producen la mayor parte del litio que se necesita en todo el mundo. Casi nada funciona en el mundo moderno sin polvo blanco. El metal ligero es ahora casi indispensable, especialmente en la producción de baterías para vehículos eléctricos. Es posible que la demanda supere pronto los volúmenes de producción anual, también en relación con el final previsto de los motores de combustión en la Unión Europea a partir de 2035.

La tasa de reciclaje es más del 96 por ciento.

Con el fin de reducir la dependencia política y económica de materias primas como el litio, el cobalto y el manganeso, el fabricante de automóviles alemán Mercedes-Benz está entrando ahora en el negocio del reciclaje de baterías. Una de las plantas de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos más grandes de Alemania se está construyendo en el sitio del taller de prensa de Copenheim cerca de Rastatt en Baden-Württemberg.

Esta mañana, la empresa ha querido sentar las bases para ello. Esto simboliza “el paso decisivo hacia el cierre del ciclo de materiales para las baterías de Mercedes-Benz. Con una tasa de reciclaje de más del 96 por ciento, la ‘mina del mañana’ se crea simbólicamente aquí en Copenheim”, dice Jörg Borzer, miembro de la dirección de producción. directiva del grupo Mercedes Benz.

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Reducir las dependencias

Mercedes compra tecnología de reciclaje en el extranjero: la empresa conjunta germano-australiana Primobius ya opera una planta piloto en Hilchenbach, Renania del Norte-Westfalia. Con Mercedes en Copenheim, ahora todo tiene que ser mucho más grande. Pero todavía hay una escasez de suficientes materiales de reciclaje, dice el director de tecnología Hans Werkel de SMS Group, socio alemán de Primobius.

“Es un poco como el principio del huevo de gallina: si no proporciona suficientes materias primas, entonces, por supuesto, el crecimiento de estos productos será bajo”. Esta es también la razón por la cual el reciclaje de baterías hasta ahora ha jugado un papel relativamente menor en Alemania, agrega Christoph Neff, gerente de proyectos del Instituto Fraunhofer para la Investigación e Innovación de Sistemas (ISI) en Karlsruhe. El mundo está atento a la evolución del mercado en el campo del reciclaje de baterías.

“Los mercados en China son mucho más grandes que en Europa. Esto significa que los recicladores allí ya tienen baterías para reciclar. También en los EE. UU., gracias a la entrada temprana de Tesla en el mercado, hay una gran cantidad de baterías que se pueden reciclar. “, dice Neff. “Aquí en Europa tenemos cada vez más autos eléctricos en las calles, pero no hay baterías que deban reciclarse. Por lo tanto, la industria aún está en la fase de desarrollo”.

Los expertos ven un gran potencial

Un estudio del que Neff es corresponsable como director de proyectos en Fraunhofer ISI muestra cuán enorme es el potencial: según esto, la cantidad de baterías que se reciclarán en Europa aumentará de 420.000 toneladas en 2030 a 2,1 millones de toneladas en 2040. “Esto es por eso creo que la industria está en una buena situación por ahora, incluso si ellos mismos se quejan de que es demasiado pronto”, dice Neff.

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Además de Mercedes, el Grupo Volkswagen también está buscando formas de reciclar baterías. El potencial es enorme, señala el experto en automoción Stefan Bratzel del Automotive Management Center Bergisch Gladbach. “La electrificación debe volverse más sostenible ambientalmente. Se debe crear una economía circular allí”. Según Bratzel, el reciclaje de baterías sigue siendo muy caro y poco económico: “Me temo que no todas las empresas sobrevivirán a esta transición, que llevará diez años o tal vez más”.

Tritúralo primero, luego cava

Por otro lado, en Copenheim en Mercedes-Benz, el poder de los gráficos y la animación sigue siendo necesario para entender lo que se supone que sucederá en la planta de reciclaje a partir de fin de año. Está previsto un proceso en dos etapas, que los expertos describen como un proceso hidromecánico.

En el primer paso, la batería vieja se descompone en celdas individuales, explica Hans Ferkel del socio tecnológico Primobius: “Estas celdas luego se alimentan a la trituradora. Entonces trituramos las baterías primero. Ahí es cuando los primeros materiales reciclables, como el cobre y aluminio, acumular”. Y queda la llamada “masa negra”: contiene cobalto, níquel, manganeso, litio y grafito. “En el segundo paso, esta masa se disuelve químicamente y recuperamos el metal precioso”, dice Virkel. Este material reciclado se utiliza de nuevo para las baterías.

Visualización por computadora de la planta de reciclaje de baterías Mercedes planificada.

Foto: Mercedes Benz

El objetivo es un ciclo cerrado.

Primero, la calidad debe ser correcta, dice Helmut Ehrenberg del Instituto de Tecnología de Karlsruhe. En el futuro, su equipo comprobará la calidad de los materiales reciclados de Copenheim. “Lo mejor es dejar los materiales valiosos en la batería en el ciclo”, dice Ehrenberg. “Tenemos que entrar en un circuito cerrado”.

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El científico de Fraunhofer, Neef, cree que todavía estamos lejos de un ciclo verdaderamente cerrado: “El reciclaje al cien por cien no es posible. Siempre se deben usar materias primas primarias como el litio extraído. Y con el cobalto, descubrimos que las baterías viejas aún requieren más volúmenes que más nuevos, para que en el futuro podamos recuperar suficiente cobalto para baterías nuevas mediante el reciclaje de baterías viejas”. Las baterías cada vez más eficientes hacen posible, en primer lugar, una economía de reciclaje cerrada, que la UE también quisiera promover en el futuro con pautas de reciclaje más estrictas.