La caracterización precisa de las masas negras como clave para un reciclaje eficaz de las baterías
Se están diseñando nuevos métodos analíticos para detectar con precisión los contaminantes y optimizar las vías de reciclaje
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El actual Reglamento de la UE sobre baterías establece unos objetivos ambiciosos en materia de reciclado. Sin embargo, los requisitos previos fundamentales para un reciclaje eficiente de las baterías son unos procesos de reciclaje inteligentes, una evaluación fiable y un tratamiento de alta calidad de los materiales reciclados procedentes de las baterías de iones de litio. Con el proyecto SHERLOCK, se pone en marcha una iniciativa de investigación para abordar estos retos, lo que supone un paso más en el camino hacia una economía circular económica y sostenible para las baterías.
Análisis y evaluación fiables de los materiales reciclados de las baterías para lograr un ciclo eficiente de los materiales en la producción de baterías
© Fraunhofer ISC
Dada la disponibilidad limitada de recursos y los crecientes requisitos normativos, el reciclaje de baterías sigue cobrando importancia. Para los proveedores de movilidad eléctrica alemanes y europeos, es fundamental contar con una cadena de valor resiliente y sostenible. Además de los procesos de reciclaje de alto rendimiento, la caracterización analíticamente sólida de los productos intermedios del proceso está cobrando protagonismo.
Uno de estos productos intermedios fundamentales es lo que se conoce como «masa negra». Este material de grano fino contiene elementos valiosos como litio, níquel, cobalto y grafito; sin embargo, su composición varía significativamente en función del tipo de batería, su estado de envejecimiento, su historial de uso y el proceso de reciclaje. Esta variabilidad, junto con las impurezas existentes, ha complicado hasta ahora su posterior procesamiento y puede provocar pérdidas de eficiencia o un deterioro de la calidad de los materiales reciclados.
Desarrollo de clases de calidad estandarizadas para el producto de reciclaje «masa negra»
Aquí es donde entra en juego SHERLOCK: el proyecto está desarrollando nuevos métodos de análisis y caracterización que permiten una evaluación precisa y reproducible de la masa negra. El objetivo es definir clases de calidad estandarizadas y obtener recomendaciones concretas para los procesos de reciclaje posteriores. El trabajo se basa tanto en masas negras industriales reales como en materiales modelo fabricados específicamente con propiedades definidas. Estos permiten investigar de forma sistemática los efectos de impurezas específicas y validar de forma específica los métodos analíticos.
Se presta especial atención al estudio de los efectos de las impurezas en los procesos de reciclaje directo e hidrometalúrgico. El resultado es un catálogo exhaustivo de criterios para la evaluación de las «black masses», que permitirá en el futuro una selección de vías de reciclaje optimizada en función del proceso. Paralelamente, se están desarrollando nuevos métodos para la eliminación selectiva de impurezas con el fin de mejorar significativamente la calidad de las materias primas recuperadas.
Los métodos analíticos innovadores desempeñan un papel fundamental en este proceso. Además de técnicas consolidadas como el análisis de fluorescencia de rayos X con sincrotrón (SR-XRF), el análisis de fluorescencia de rayos X por reflexión total (TXRF) y la espectrometría de emisión óptica o la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-OES/MS), el proyecto también emplea, entre otras técnicas, la resonancia magnética nuclear en el dominio del tiempo (TD-NMR), la espectroscopia de partículas magnéticas (MPS/COMPASS) y la espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS). Estos métodos permiten una caracterización detallada de las propiedades estructurales, magnéticas y químicas de las «masas negras» y proporcionan información valiosa sobre su composición, pureza, heterogeneidad y potencial de riesgo. Como resultado, los flujos de materiales pueden clasificarse con mayor precisión, evaluarse en cuanto a su seguridad y dirigirse hacia un procesamiento posterior de alta calidad.
Metodología transferible y escalable
Un resultado clave del proyecto es el desarrollo de una especificación técnica que define directrices estandarizadas para la preparación de muestras, las estrategias de calibración y las condiciones de medición. De este modo, SHERLOCK sienta las bases para un método analítico transferible y escalable a escala industrial que pueda aplicarse de forma fiable tanto en laboratorios de investigación como en aplicaciones prácticas. Esta especificación también se presentará a los comités de normalización DIN e ISO.
Además, el proyecto evalúa el potencial de las cadenas de procesos de reciclaje híbridas que combinan específicamente enfoques directos e hidrometalúrgicos. El objetivo es aprovechar las sinergias y aumentar aún más la eficiencia de la recuperación de materiales.
Un sólido consorcio a lo largo de la cadena de valor
Entre los participantes en el proyecto se encuentran la Universidad de Münster (MEET Battery Research Center), el Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Berlín), el Instituto Federal de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM, Berlín), el Instituto Fraunhofer de Investigación de Silicatos ISC (Wurzburgo), el Öko-Institut e.V. (Darmstadt) y los socios industriales Pure Devices GmbH y phase VISION GmbH (ambos en Rimpar). El consorcio cuenta con el apoyo de socios asociados del sector del reciclaje, que suministran al proyecto «masas negras» procedentes de sus procesos de reciclaje y ofrecen asesoramiento temático.
SHERLOCK supone un paso decisivo hacia una economía circular basada en datos y con garantía de calidad en el reciclaje de baterías. El proceso de reciclaje optimizado y la reincorporación eficiente de materias primas secundarias al ciclo de producción también pueden contribuir a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero hasta en un 25 por ciento. El proyecto refuerza la autonomía tecnológica del sector y supone una importante contribución a la transformación sostenible de la movilidad eléctrica.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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