Una investigación con cerámica permite patentar un método para ‘resucitar’ baterías

Una investigación sobre nuevas vías para obtener óxido de cobalto, una materia prima clave para la industria cerámica, ha desembocado en un método ya patentado que permite “resucitar” y dar una segunda vida a las baterías agotadas de ion litio, que son las que se suelen utilizar en móviles, ordenadores, patinetes y coches eléctricos.

La investigación original se inició en 2019 en el Instituto de Tecnología Cerámica (ITC), uno de los centros que forman parte de la Red de Institutos Tecnológicos de la Comunitat Valenciana (Redit), ante una crisis en el suministro de cobalto, un material que se importa sobre todo de países políticamente inestables como el Congo.

Según explica en una entrevista con EFE la responsable del área de Análisis y Ensayos del ITC, María Fernanda Gazulla, el suministro de cobalto es clave para obtener óxido de cobalto, un material esencial en la síntesis de pigmentos cerámicos, pero “es muy caro y está poco estabilizado”.

“Empezamos a buscar alguna forma de obtener cobalto a partir de algún producto que se pudiera reciclar y nos dimos cuenta de que había cobalto en un residuo que estaba creciendo de forma importante, el de las baterías gastadas de ion litio”, detalla.

Tomando estas baterías que ya no funcionaban, el equipo del ITC ideó un método para separar el cátodo (el electrodo de donde sale la corriente) y, una vez separado, extraer de él el óxido de cobalto necesario para los pigmentos.

Pero este método para separar los diferentes componentes de una batería alumbró otro descubrimiento: una vez aislado, el cátodo no solo sirve para obtener materias primas, sino que es posible reconstruir la estructura original de cobalto de la celda y, con ello, darle una segunda vida a las baterías.

Reintroducción de litio

Ese segundo objetivo es el que persigue el proyecto Batecat, financiado por el Instituto de Competitividad Empresarial (Ivace), que ha hallado una vía, ya patentada, de “introducir de nuevo en la batería el litio que falta y reconstruir su estructura original”, como explica Gazulla.

“El litio es el elemento químico que va del ánodo al cátodo y al revés en el proceso de carga de la batería, y decimos que una batería ya no funciona cuando el litio ha perdido la habilidad de moverse en su interior porque se queda incrustado en lugares que se lo impiden”, asegura la investigadora.

Ello ocurre porque “la estructura cristalina que tenía el litio ha perdido su forma”, con lo que, recomponiendo su estructura original y reintroduciendo el litio que falta, este elemento puede volver a hacer su función y “resucitar” la batería.

Según la investigadora del Laboratorio de Análisis y Ensayos del ITC, Marta Rodrigo, “cuando se introduce el litio tiene que tener la concentración que tenía, pero también recuperar la estructura cristalina», es decir, »tiene que estar distribuido en su red electrónica de determinada manera para que pueda salir de la estructura y volver a entrar”, y eso es lo que le permite el método ideado por el centro tecnológico.

Este proceso se ha realizado en la planta piloto que el ITC ha puesto en marcha, en la que someten a la batería a “procesos mecánicos y térmicos a baja temperatura” y sistemas de corte que permiten la separación de los componentes, un proceso que, además, es el más sostenible hasta la fecha, porque los ya existentes “suelen ser tóxicos y no cumplen con la legislación medioambiental”.

De momento, en el laboratorio el equipo del ITC trabaja sobre baterías tipo botón, como las que se utilizan en electrodomésticos pequeños como básculas de cocina, aunque ya han firmado un convenio para hacer una batería más grande, “del tamaño de una bolsita rectangular equivalente a tres móviles”.

“Cuando tenemos hecha una batería, se ensamblan varias y se prepara un pack; varios packs formarían el equivalente a una batería de coche eléctrico”, explica la responsable del área de Análisis y Ensayos del ITC.

De hecho, cuando ya hayan probado la efectividad de su método en pilas pequeñas y móviles, lo primero en lo que han pensado es en los coches, aunque sean más pequeños que los que se ven normalmente en la carretera: “Una compañera tiene un niño y lo primero que nos planteamos es hacer una batería para su cochecito”.

Una batería “resucitada” en el proyecto Batecat, según han comprobado, puede volver a cargarse y descargarse cien veces más y permanecer al 98 % de carga, lo que supone el equivalente a cambiarle la batería al teléfono móvil y ponerle una nueva que nunca haya sido usada.

Sobre si en un futuro los consumidores podrán replicar este proceso para “revivir” baterías en sus casas del mismo modo que cargan un teléfono o un patinete, las investigadoras reconocen, sin embargo, que es “complicado” y que se necesita maquinaria específica.

Pero en el plano de la industria sí existe, aseguran, mucho interés en la reutilización de los subproductos de la batería: en la industria cerámica porque es una materia prima escasa y en la industria de la energía porque la nueva normativa así lo exige.

“Una nueva norma europea establece que va a ser obligatorio fabricar baterías con un porcentaje elevado de material reciclado, y por eso las empresas del sector están muy interesadas en los nuevos procesos de reciclaje, porque va a ser un requerimiento legal”, destaca María Fernanda Gazulla.

Reconoce que “la norma ha ido por delante de la realidad científica, porque cuando se aprobó, métodos de reciclaje como el de Batecat no estaban tan avanzados”.

“Lo que no se debe hacer es dejar que las baterías descartadas se conviertan en un residuo descontrolado, porque además son un residuo valioso”, subraya Gazulla, que concluye que, a largo plazo, el futuro de la resurrección de baterías pasa por diseñar un sistema por el que “del reciclaje, una batería vaya de vuelta a la industria y, de ahí, a su segunda vida”.