Los problemas con el reciclaje de baterías de iones de litio y cómo solucionarlos - World Energy Trade

2022-07-30 04:40:18 By : Ms. Carol Wang

Zimbabue tiene las terceras mayores reservas de platino del mundo

EE.UU. sigue reduciendo las existencias estratégicas a un ritmo sin precedentes en un intento de hacer bajar los precios del petróleo y la gasolina.

La propuesta mantendría el objetivo voluntario de que todos los países reduzcan su consumo de gas

Un giro de 180 grados en la energía nuclear supondría un gran cambio en la política energética alemana. Foto: Freepik

Tuberías de gas natural impresas en 3D se colocan sobre las banderas de la UE y Rusia. Foto cortesía de Reuters

España dice que no ordenará a los consumidores que limiten el consumo de gas

El recorte propuesto permitiría ahorrar unos 45.000 millones de metros cúbicos de gas entre agosto y marzo.

La reunión forma parte de un plan europeo para diversificar sus importaciones de energía y disminuir la dependencia del gas ruso.

Una fuente comercial dijo que la carta se refería a los suministros a través del gasoducto Nord Stream 1

Supone un total de gas in situ de entre 2,5 y 3,5 TCF.

Este Aviso de Venta es parte del anuncio del Presidente Biden del 31 de marzo de 2022

Baleine East 1X fue perforado en el bloque CI-802, operado por Eni (90%), junto con su socio Petroci Holding (10%)

Los precios excepcionalmente altos del gas natural y la electricidad perjudicarán la competitividad industrial en Alemania y otros centros manufactureros. Foto cortesía de Freepik

Los descubrimientos de Seabob y Kiru-Kiru son el sexto y el séptimo en Guyana este año

Una segunda turbina está presentando fallas, Esto llevaría a la mitad el ya reducido nivel actual.

Se espera que el proyecto entre en funcionamiento a mediados de la década

El sistema de crudo Keystone de TC Energy tiene una capacidad de 590.000 b/d

Transocean cuenta con una flota de 37 unidades de perforación en alta mar

Enel tiene más de 1GW de proyectos renovables en construcción en Colombia. Imagen: Enel Green Power.

Estas 30 estaciones podrían suministrar hidrógeno a unos 3.000 camiones o autobuses de pila de combustible cada día.

Es un polvo a base de silicio que genera hidrógeno cuando se mezcla con agua. Foto: EPRO Advance Technology

Estados Unidos, China y Alemania, son los tres principales mercados de almacenamiento de energía

Los objetivos actuales son de hasta 15 GW de capacidad instalada para 2045 y 20 GW para 2050.

China lleva planeando la construcción de grandes centrales hidroeléctricas de bombeo al menos desde el año pasado

Una ingeniera asiática opera un dron sobre una refinería de petróleo durante el amanecer. Foto cortesía de Freepik

Las baterías también pueden contrarrestar el exceso de generación eólica y solar en algunos mercados.

La Huerta Solar Cider se construirá en casi 3.000 acres en las ciudades de Elba y Oakfield.

Los inversores deben buscar oportunidades en infraestructuras para energías alternativas ya que Europa aspira a alcanzar las emisiones netas cero en 2050.

Una gasolinera cerca de Múnich en junio. Los precios de la gasolina en el país han aumentado desde el año pasado, debido a la guerra en Ucrania. Foto: Reuters

Ambas empresas registraron sus ganancias trimestrales más altas al tiempo que anunciaron que mantendrán los mismos dividendos a sus accionistas

Las reservas de crudo en EE. UU. cayeron casi cuatro veces más de esperado la semana pasada, mientras que la demanda de gasolina repuntó un 8,5%. Foto cortesía de: Freepik

La producción de petróleo y gas de Shell en el segundo trimestre disminuyó un 2% con respecto al trimestre anterior

La empresa reportó la salida de sus activos en Rusia y una alta producción de gas en Noruega para apoyar la seguridad energética europea

El Instituto Americano del Petróleo dijo el martes que las existencias de crudo cayeron en 4 millones de barriles, cuatro veces el descenso previsto. Foto cortesía de Freepik

Los últimos datos muestran que Texas es el estado con los precios más bajos de la gasolina, con 3,85 dólares

En los últimos meses, Irán ha impulsado las exportaciones a su principal mercado, China.

El plan incluye la instalación y operación de 5.000 puntos de recarga rápida iniciales para 2025

BYD SEAL, BYD ATTO 3 y BYD DOLPHIN fueron presentados en la conferencia

La NASA ha hecho todo lo posible por mantener la cooperación a flote y ha intentado que la guerra no afecte a la asociación de la ISS

Los nuevos acuerdos firmados por Ford en todo el mundo reducirán los costos y limitará los riesgos de suministros.

Ford y BMW empezarán a probarlas a finales de 2022.

Competirá con el Ford Mustang Mach-E, pero con más potencia disponible y a un precio ligeramente superior.

Ford dijo que ya ha obtenido alrededor del 70% de la capacidad de células de batería que necesita

Baidu, un motor de búsqueda y empresa de inteligencia artificial china, ha presentado su último vehículo eléctrico de conducción autónoma

El fabricante ha dejado claro que estos camiones se beneficiarán de la tecnología de pila de combustible de hidrógeno, que Toyota sigue apoyando y promoviendo

Imagen tomada de El Confidencial

Imagen tomada de El Diario Libre

Imagen tomada de Oil and Gas People

Imagen tomada de El Patagónico

Imagen tomada de Grúas y Transportes

Imagen tomada de Motor Ship

Una vista aérea de troncos cortados de la selva amazónica cerca de la carretera BR-319 en la ciudad de Realidade, estado de Amazonas, Brasil, 22 de agosto de 2019. Foto: Reuters

La producción de níquel de Nornickel entre enero y junio aumentó un 26%

El país tiene el potencial de convertirse en el tercer o cuarto productor mundial de litio.

Se mantuvo en o cerca de los mínimos históricos en los Estados Unidos

La preocupación por el predominio de China en la capacidad de refinado y fabricación de estos materiales es cada vez mayor.

Rusia representa el 40% de toda la producción minera del metal.

A partir de 2025, la demanda de los principales metales para baterías podría empezar a superar la oferta

La tecnología ShAPE se ha definido como un método de fabricación ecológico

Ford estudiará la posibilidad de convertirse en el cliente base del proyecto de litio Rincón de Río Tinto en Argentina

Una aproximación vista desde sus fundamentos

Es la fiebre del oro moderna

Mediática Digital (Abril 2018). Recuperado de http://www.mediaticadigital.com.ar

Macolla. Imagen tomada de Conkor

Aerogeneradores - Parque de energía eólica Imagen tomada de: www.bolsamania.com

Movimiento de coque de petroleo en un puerto de Detroit-EEUU. Imagen tomada de: windsorstar.com

Empresa Parguaza, Los Pijiguao. Bolívar, Venezuela. Imagen tomada de http://www.primicia.com.ve

Figura 1: Aerogeneradores. Imagen tomada de: http://www.ecoticias.com/

Hasta la fecha los fabricantes se han centrado más en la seguridad

La amplia variedad de arquitecturas de baterías lleva al reciclador “Umicore” a utilizar la piro metalurgia para extraer cobalto, lo que complica la recuperación de otros materiales.

El creciente desafío del reciclaje de baterías de iones de litio debe abordarse en la etapa de diseño. Sin embargo, hasta la fecha, los fabricantes se han centrado más en la seguridad, la densidad de potencia y la reciclabilidad (capacidad que tienen los productos diseñados en cumplir con la cadena de reciclado de la mejor forma).

Investigadores de reciclaje de baterías de iones de litio de las universidades de Leicester, Newcastle y Birmingham; La Institución Faraday; el “Centro ReCell” y el Laboratorio Nacional Argonne han examinado el diseño del producto y publicado sus hallazgos en el documento.

La importancia del diseño en el reciclaje de baterías de iones de litio : una revisión crítica, publicada en “Green Chemistry”. “Para crear una economía circular para cualquier material, es importante tener pocos componentes, un costo menor para el proceso secundario [reciclaje] que el proceso primario [extracción de materia prima], un diagrama de flujo de purificación simple, componentes valiosos y una recolección y mecanismo de segregación”, escribieron los autores. "También ayuda cuando el material tiene un impacto ambiental significativo si no se recicla, ya que esto tiende a exigir su reciclaje".

Las baterías de plomo-ácido cumplen esos requisitos de diseño, lo que explica una tasa de recolección cercana al 100 % en Japón, EE. UU. y la mayor parte de Europa y un régimen de reciclaje que recupera más del 98 % de la masa total de las baterías. Las baterías de plomo-ácido tienen un diseño sencillo, con una carcasa de polipropileno, un electrolito y dos electrodos, hechos de plomo y óxido de plomo. La separación de componentes por densidad es relativamente simple dado que el plomo y el polipropileno tienen valores de 11.3 y 0.9 g/cm.

Los valores de densidad similares de los cátodos y los colectores de corriente en las baterías de iones de litio hacen imposible un enfoque similar. Por lo tanto, los dispositivos de iones de litio requieren enfoques como reacciones redox (óxido-reducción o reacciones reducción-oxidación), solubilidad o explotación de propiedades electrostáticas y magnéticas para separar los materiales que componen las celdas. La falta de etiquetado es otro obstáculo importante para un régimen de reciclaje eficaz.

A diferencia de las baterías de plomo-ácido, los dispositivos de litio muestran una variedad de químicas y arquitecturas, como baterías NCA, NMC, LMO, LCO y LFP, todas las cuales pueden combinarse en diferentes químicas. Las celdas también pueden venir en forma de bolsa, prismática o cilíndrica antes de soldarse en módulos y combinarse en el paquete.

El grupo de investigación del Reino Unido-Estados Unidos dijo que no existen estándares globales para el etiquetado de baterías, que es necesario para indicar claramente la composición del dispositivo a los recicladores. Como resultado, hidrometalurgia, que implica trituración y tratamiento ácido; y la piro metalurgia, la fundición de alto consumo energético antes del paso ácido, se han convertido en algo habitual en el reciclaje de baterías de iones de litio . La hidrometalurgia requiere un tratamiento previo, una descarga y un desmantelamiento correcto en lugar de una "trituración".

El manejo y cualquier pre tratamiento podrían llevarse a cabo mediante robótica , pero solo si el tipo de batería y la arquitectura están claramente etiquetados, según los autores del estudio. Los investigadores dijeron que el organismo mundial de la industria automotriz SAE International recomendó recientemente un esquema de etiquetado.

Con la ONG Greenpeace East Asia pidiendo hoy a China que coloque el uso y el reciclaje de baterías de segunda vida en el centro de su plan 2060 de cero carbono , los autores del documento de reciclaje de iones de litio dijeron que Beijing está considerando estándares de etiquetado para dispositivos de litio .

La variación en cómo se organizan las celdas y los módulos dentro de los paquetes de baterías, es algo a tomar en cuenta.

A veces dentro de una sola flota de fabricantes de vehículos eléctricos , presenta otro obstáculo para los recicladores. Los dispositivos de iones de litio están organizados para maximizar la seguridad y la longevidad de la celda a expensas de la reciclabilidad ó es la capacidad que tienen los productos diseñados en cumplir con la cadena de reciclado de la mejor forma.

Cuanto mayor sea el recuento de células, menor será la proporción de materiales activos (y valiosos) con respecto al peso de la batería. El aumento del recuento de células también complica los pasos de apertura y separación que aumentan los costos de reciclaje.

Ejemplos de números de celdas en autos eléctricos

Cuando el desmantelamiento es lento y costoso, el único método de reciclaje se convierte en piro metalurgia, que es costosa e ineficiente", escribieron los autores del artículo de Green Chemistry. Por lo tanto, el reciclaje se encuentra en una situación de trampa 22 (catch 22) , donde el diseño de la celda y el paquete controla la estrategia de reciclaje.

El desmontaje manual de paquetes y módulos para extraer células individuales es la opción preferida para recuperar materiales puros, pero lleva más tiempo que la trituración. Estos retrasos se ven agravados por las innumerables combinaciones de diseño de celda y paquete que hacen que el desmontaje automatizado sea prácticamente inalcanzable.

Los autores del artículo sugieren la estandarización de las fijaciones de la capa más externa y los arreglos de módulos y celdas para superar el problema, en otro eco de las recomendaciones de Greenpeace East Asia para la industria de baterías china. Los paquetes se pueden cerrar con tornillos, dispositivos de ajuste a presión u otros mecanismos de torsión para los que una herramienta estándar permitiría el acceso con relativa facilidad y sin dañar las capas inferiores.

Las baterías también podrían presentar barras colectoras sólidas en lugar de los cables flexibles que conectan los módulos en la actualidad, dijeron los investigadores. Tales estructuras podrían ver las células conectadas directamente a la barra colectora sin la necesidad de un módulo y los robots podrían separar más fácilmente las células de la barra colectora.

Los componentes de la celda se pueden acceder y separar más fácilmente con la adición de un punto de ruptura u otro mecanismo de apertura. Los académicos también sugirieron centrarse en los agentes aglutinantes actualmente no reversibles que unen materiales activos a la capa de polímero en dispositivos de iones de litio. Tratar con aglutinantes convencionales aumenta los costos de separar los materiales del cátodo y el ánodo del polímero.

“[Un] [enfoque] de diseño para reciclaje a menudo implica cambios menores en las estructuras de los productos, pero puede ayudar a establecer una economía circular si devuelve las materias primas al proceso de fabricación a un costo significativamente reducido en comparación con las fuentes primarias”, agregaron los autores del tema.

Soluciones propuestas sobre el tema

Los investigadores dijeron que separar los materiales de los electrodos sin triturarlos podría reducir el costo del reciclaje de baterías hasta un 70% más barato, que el costo de obtener materiales vírgenes.

El etiquetado completo, las arquitecturas simplificadas a granel sólido, el diseño fácil de abrir y los adhesivos y aglutinantes reversibles resolverían la mayor parte de los problemas de reciclaje de baterías de iones de litio, dijo el grupo Reino Unido-Estados Unidos.

Los académicos también sugirieron cómo incorporar tales regulaciones, sugiriendo que la responsabilidad extendida del fabricante y la obligación de retirar los productos al final de su vida útil impulsarían a los ingenieros a adoptar un enfoque de diseño para reciclaje.

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