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La industria de los vehículos eléctricos tiene en el reciclaje de sus baterías uno de sus principales retos. La carrera por identificar formas eficientes de procesar y reutilizar metales como el litio está recién iniciando.
El litio no está solo en este tipo de baterías, también se encuentra en muchos dispositivos como computadoras o cámaras fotográficas.
En el Tecnológico de Costa Rica (TEC) vieron en este problema una oportunidad y estudian posibles soluciones a través del Laboratorio de Investigación en Vehículos Eléctricos (LIVE). EF visitó las instalaciones donde, en medio de máquinas y circuitos, profesor y estudiantes intentan descifrar los múltiples usos que se le pueden dar al litio reciclado.
En cooperación con la empresa Ecac, investigadores del LIVE recolectan baterías, principalmente provenientes de computadoras, las cuales desarman para extraer celdas de litio. En baterías más grandes como las de autos, estas celdas se agrupan para formar módulos.
“Estamos tratando de desarrollar un sistema que nos permita detectar cuáles celdas están bien y en qué capacidad están”, contó Sergio Morales, profesor y coordinador del LIVE.
El primer paso es una prueba con un aparato diseñado por el LIVE que determina cuánta energía está aún acumulada en cada celda. Cada una de ellas tiene una carga original específica, que puede ser 2.500 miliamperios hora (mAh), por ejemplo. Esa capacidad disminuye con el tiempo, pero aún en celdas usadas han encontrado que hasta un 90% de la carga sigue intacta.
Las celdas que tienen energía guardada pueden servir para otros usos. Y aquí viene una segunda etapa: la creación de equipo para aprovechar esa energía.
Los estudiantes han ideado hasta el momento dos fuentes de energía portátil compuestas por varias celdas. Una de ellas se puede usar para alimentar un módem de Internet cuando se va la luz y a otra se le colocó una salida USB para cargar celulares.
Las aplicaciones no se quedan ahí. Dependiendo de la cantidad de carga, las celdas podrían usarse en motores de bicicletas eléctricas o como respaldo de sistemas fotovoltaicos.
Tareas pendientes son determinar los costos y optimizar el tiempo del proceso de descarga de las celdas, para lo cual el LIVE espera usar un arduino, un dispositivo de hardware configurado para monitorear el proceso.
Ahora bien, ¿qué sucede con las celdas inservibles? No se botan, sino que pasan a otro proceso que lleva a cabo Fortech, una empresa cartaginesa que se encarga del tratamiento y la gestión final de vida útil de baterías de litio y electrónicos.
Materia de exportación
Fortech no solo recibe insumos del TEC, sino también de la industria automotriz que le suministra baterías de vehículos eléctricos bajo contrato.
En sus instalaciones en la zona franca Zeta, máquinas y personal técnico procesan hasta 20 baterías completas de vehículos al mes. El zumbido de la maquinaria es constante y requiere que los trabajadores usen protectores de oídos. En un cuarto contiguo se almacenan cientos de baterías de todo tamaño.
El trabajo inicia con la clasificación, el pesaje y la inclusión de las baterías en su sistema interno.
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Posteriormente, las baterías se descargan con un equipo especial para diagnosticar cuáles pueden ser objeto de una segunda vida y pasan al desarme técnico. Luego se prueban las celdas para ver cuáles funcionan y determinar su estado de salud.
Las que no funcionan pasan a un proceso de trituración donde se sustraen electrolitos y siguen a la separación mecánica. Al final del proceso se obtienen fracciones puras de óxidos metálicos, aluminio y cobre principalmente.
Este granulado es un producto final que Fortech exporta a Norteamérica y Europa, y que sirve como materia prima para nuevas baterías. Es un ciclo que puede repetirse continuamente, según dijo Guillermo Pereira, director general de Fortech.
La composición de las llamadas baterías de litio no es homogénea. Sus principales materiales son manganeso, níquel, cobalto, cobre (ánodo) y aluminio (cátodo). La proporción de estos compuestos depende del fabricante. El litio es, de hecho, el que está presente en menor proporción pero se encarga de una tarea fundamental.
“El litio es el que hace la magia, es el metal más donador de electrones. Juega un rol crítico”, explicó Henry Prado, encargado del laboratorio de Fortech.
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Oportunidad para Costa Rica
La intención del TEC es dar datos e información para promover una nueva industria de reciclaje de estas baterías en Costa Rica. También es la meta de Fortech, en donde ven un nicho que el país puede explotar.
“Las celdas nos prometen un gran negocio para el futuro, porque ahora todo lo están creando con celdas de litio”, comentó Elena Bolaños, estudiante de ingeniería electrónica del TEC.
La rentabilidad actual depende del volumen por lo que, entre más baterías se reciclen, más rentable será la actividad.
Aunque Costa Rica no es productor de cobalto puro, el país puede ser proveedor mediante este proceso de tratamiento. Por eso, los investigadores ven potencial para la instalación de fabricantes de baterías.
“El futuro de la industria depende de una combinación de minería responsable con reciclaje responsable”
— Guillermo Pereira, director general de Fortech.
La nueva Ley de Incentivos al Transporte Verde (10.209), recién publicada en La Gaceta y aprobada por la Asamblea Legislativa, también cobija a este sector.
La ley prevé la exoneración del impuesto al valor agregado (IVA) durante 10 años para las empresas de producción y ensamblaje de vehículos eléctricos que se instalen en el país, siempre y cuando el valor agregado nacional sea por lo menos del 20%.
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Para Roberto Urcuyo, investigador y subdirector del Centro de Electroquímica y Energía Química (Celeq) de la Universidad de Costa Rica, el reciclaje representa un campo de acción en el que Costa Rica podría tomar la iniciativa a nivel regional, no solo por el factor ambiental sino porque es pionero en este negocio.
“El futuro de la industria depende de una combinación de minería responsable con reciclaje responsable”, manifestó Pereira.
También Morales, del TEC, abogó por crear conciencia en las personas usuarias de dispositivos que cuentan con baterías de litio. Conocer el estado de las celdas debería ser una tarea individual, al tiempo que el país debería crear sitios de acopio y recolección de baterías.
Por lo pronto, Fortech ya tiene nuevas inversiones a la vista ante las oportunidades que ofrece el mercado. La empresa construye una nueva planta en La Ceiba de Orotina con 3.000 metros cuadrados, el doble de su planta actual en Cartago. La nueva instalación estará en régimen de zona franca y requerirá la contratación de 25 personas.
El reciclaje de estos materiales resulta vital para la industria por temas ambientales pero también económicos, ante el creciente precio del litio o el níquel. Mientras tanto, la industria está en la búsqueda constante de nuevas composiciones, materiales y tecnologías innovadoras.
