China es el mayor mercado de vehículos eléctricos del mundo, con más de 5,5 millones de unidades vendidas hasta marzo de 2021. Esto es positivo en muchos sentidos. China tiene la mayor cantidad de automóviles del mundo, y estos están contribuyendo a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, esto también plantea problemas de sostenibilidad. Existe preocupación por el daño ambiental derivado de la extracción de elementos como el litio y el cobalto. Pero otra preocupación tiene que ver con el creciente problema de los residuos. China está empezando a experimentar las consecuencias más graves de este problema.
En 2020 se desmantelaron 200.000 toneladas de baterías y se prevé que la cifra alcance las 780.000 toneladas para 2025. Analicemos el inminente problema de los residuos de baterías de vehículos eléctricos en China y qué está haciendo al respecto el mayor mercado de vehículos eléctricos del mundo.
Casi toda ChinaLos vehículos eléctricos se alimentan con baterías de iones de litio. Su ligereza, alta densidad energética y larga vida útil las convierten en la primera opción para los coches eléctricos. Las baterías tienen tres características principales.componentes y ánodo, un cátodo y un electrolito. De losPor lo tanto, el cátodo es el componente más caro e importante. Distinguimos principalmente estas baterías según sus características de cátodo.Sin entrar en demasiados detalles, la mayoría de las baterías de vehículos eléctricos chinas tienen cátodos fabricados con óxidos de litio, níquel, manganeso y cobalto, conocidos como MCS (metales semiconductores). Estas baterías se desechan cuando su capacidad alcanza aproximadamente el 80%, lo que corresponde a una vida útil de entre 8 y 10 años. Esto, por supuesto, depende de factores como la frecuencia de carga, los hábitos de conducción y el estado de las carreteras.
Pensé que te gustaría saberlo. Con la primera gran oleada de vehículos eléctricosCon el lanzamiento de estos vehículos previsto para 2010-2011, la infraestructura para la recolección y el procesamiento de sus baterías debía estar lista para finales de la década. Este era el reto y el plazo que el gobierno chino debía afrontar. Tras los Juegos Olímpicos de Pekín, el gobierno chino comenzó a promover la fabricación y el uso de vehículos eléctricos entre la población. En ese momento, la única normativa vigente eran las normas de seguridad del sector, dado que muchos componentes de las baterías son bastante tóxicos. A principios de la década de 2010 se observó un creciente auge de los vehículos eléctricos y, con ello, una necesidad igualmente rápida de gestionar sus residuos.
En 2012, el governmeNT publicó por primera vez una guía de políticas para la industria de vehículos eléctricos en general; la guía destacó la necesidad, entre otras cosas, der things, un sistema de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos en funcionamiento. En 2016, varios ministerios aunaron esfuerzos para establecer una estrategia unificada para abordar el problema de los residuos de baterías de vehículos eléctricos. Los fabricantes de vehículos eléctricos serían responsables de la recuperación de las baterías de sus coches. Deberían establecer sus propias redes de servicio posventa o confiar en terceros para la recogida de las baterías usadas.
El gobierno chino suele declarar primero una política, directriz o directriz antes de establecer normas más específicas. La declaración de 2016 indicó a las empresas de vehículos eléctricos que debían esperar más novedades al respecto en los próximos años. Así, en 2018, se publicó rápidamente el marco normativo complementario, titulado «Medidas provisionales para la gestión del reciclaje y la utilización de baterías de vehículos de nueva energía». Cabe preguntarse si esto incluye también a los vehículos híbridos. El organismo encargado de su aplicación sería el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información (MIIT).
Ha prometido volverEn 2016, el marco normativo traslada en gran medida la responsabilidad a entidades privadas como los fabricantes de vehículos eléctricos y baterías que se ocupan de este problema. El gobierno se hará cargo.Analizan algunos aspectos técnicos del proyecto, pero no lo llevarán a cabo ellos mismos. Este marco se basa en una política general de gobernanza adoptada por China, denominada Responsabilidad Extendida del Productor (REP). El concepto fundamental es transferir la responsabilidad de los gobiernos locales y provinciales a los propios productores.
El gobierno chino adoptó la Responsabilidad Extendida del Productor (REP), que creo que surgió en la academia occidental a principios de la década de 2000. Esto en respuesta a las directivas de la UE sobre el creciente problema de los residuos electrónicos, y resulta lógico que el gobierno sea siempre el responsable de la limpieza de estos residuos. Las empresas que generan estos residuos nunca tendrán incentivos para facilitar el reciclaje de sus productos. Por lo tanto, en consonancia con la REP, todos los fabricantes de baterías para vehículos eléctricos deben diseñar baterías fáciles de desmontar y proporcionar a sus clientes información técnica detallada sobre el fin de su vida útil.Se instó a los fabricantes de vehículos eléctricos a que, a su vez, establecieran y gestionaran sus propias redes de recogida y reciclaje de baterías o subcontrataran este servicio a terceros. El gobierno ayudará a establecer estándares nacionales para agilizar el proceso. El marco parece bastante bueno a primera vista, pero presenta algunos inconvenientes muy claros.
Ahora que conocemos la historia y la política, podemos profundizar en algunos detalles técnicos sobre el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos. Las baterías fuera de servicio ingresan al sistema a través de dos vías: desde vehículos sometidos a un reemplazo de batería hasta vehículos al final de su vida útil. En este último caso, la batería aún se encuentra dentro del vehículo y se extrae como parte del proceso de desmantelamiento. Este proceso sigue siendo muy manual, especialmente en China. Posteriormente, se realiza un paso denominado pretratamiento. Las celdas de la batería deben extraerse del paquete y abrirse, lo cual representa un desafío dado que no existe un diseño estándar para los paquetes de baterías. Por lo tanto, debe realizarse manualmente con herramientas especializadas.
Una vez retirada la bateríad, ¿qué sucede neEl coste depende del tipo de batería de iones de litio del coche. Empecemos con la batería NMC, la más común en China. Cuatro empresas de reciclaje de baterías NMC buscan recuperar los materiales activos del cátodo. Un análisis económico de 2019 estima que, a pesar de representar solo el 4 % del peso de la batería, constituyen más del 60 % de su valor de recuperación total. Las tecnologías de reciclaje de NMC están relativamente maduras. Sony fue pionera en 1999. Existen dos métodos tecnológicos principales: el pirometalúrgico y el hidrometalúrgico. Empecemos con el pirometalúrgico. Piro significa fuego. La batería se funde para obtener una aleación de hierro, cobre, cobalto y níquel.
Los componentes valiosos se recuperan mediante métodos hidrometalúrgicos. Los métodos piroquímicos consumen electrolitos, plásticos y sales de litio, por lo que no todo se puede recuperar. Este proceso libera gases tóxicos que requieren tratamiento y consume mucha energía, pero ha sido ampliamente adoptado por la industria. Los métodos hidrometalúrgicos utilizan un disolvente acuoso para separar los materiales deseados del cobalto. Los disolventes más comunes son el ácido sulfúrico y el peróxido de hidrógeno, aunque existen muchos otros. Ninguno de estos métodos es ideal y se requiere mayor investigación para abordar sus deficiencias técnicas. Las baterías de fosfato de hierro y litio representaban aproximadamente el 30 % del mercado chino de vehículos eléctricos en 2019. Si bien la densidad energética de estas baterías no es tan alta como la de sus contrapartes de metal duro integral (NMC), están libres de elementos como el níquel y el cobalto. Además, probablemente sean más seguras.
China también es líder mundial.En el campo de la ciencia y la comercialización de tecnologías de baterías de fosfato de hierro y litio, la empresa china Contemporary Ampere Technology es una de las empresas líderes en la fabricación de este tipo de baterías. Por lo tanto, sería lógico que la industria del país también pudiera reciclar estas celdas. Sin embargo, el reciclaje de estos componentes ha resultado ser más complejo técnicamente de lo previsto. Esto se debe, en parte, a su composición más diversa, que requiere un costoso pretratamiento adicional.y luego, económicamente, litioLas baterías de fosfato de hierro no contienen los mismos metales valiosos que las baterías NMC, como níquel, cobre o cobalto. Esto ha provocado una escasez de inversión en este sector. Existen algunos experimentos hidrometalúrgicos prometedores que han logrado extraer hasta el 85 % del litio en forma de carbonato de litio.Se especula que costaría alrededor de 650 dólares.para procesaruna tonelada de baterías de fosfato de hierro y litio usadas. Eso incluye el coste de la energía y los materiales, sin contar el coste de fabricación de las mismas.La recuperación y reventa potencial del litio podría hacer que el reciclaje sea más viable económicamente, pero aún no hay una conclusión definitiva al respecto. ¿Se han implementado estos métodos a escala comercial? El marco de 2018 establece muchos puntos, pero deja algunos aspectos por mejorar. Como bien sabemos, no todo se resuelve a la perfección. Hay algunas lagunas, así que hablemos un poco sobre algunas cuestiones políticas que aún están pendientes. El objetivo estadístico principal al momento de la publicación, o tasas de recuperación de materias primas, es del 98 % para níquel, cobalto y manganeso; el 85 % para el litio y el 97 % para las tierras raras. Teóricamente, todo esto es posible. Por ejemplo, mencioné la recuperación del 85 % o más del litio de las baterías de fosfato de hierro y litio. También señalé que será difícil alcanzar este máximo teórico debido a las ineficiencias y diferencias reales. Recordemos que existen muchas maneras de fabricar, empaquetar, vender y usar las celdas de las baterías. No existe ni de lejos la estandarización que vemos en las baterías cilíndricas que se venden en las tiendas de conveniencia. El marco normativo carece de subsidios concretos y apoyo nacional para que esto se haga realidad. Otra gran preocupación es que el marco de política económica noNo se destinan fondos para incentivar la recolección de baterías usadas. Existen algunos programas piloto de recompra a nivel municipal, pero ninguno a nivel nacional. Esto podría cambiar, tal vez con un impuesto o gravamen, pero actualmente las empresas privadas deben financiarlo por sí mismas. Esto representa un problema, ya que existen pocos incentivos económicos para que los grandes fabricantes de vehículos eléctricos recolecten y reciclen sus baterías.
Entre 2008 y 2015, el costo de fabricación de las baterías para vehículos eléctricos disminuyó de 1000 USD por kilovatio-hora a 268 USD. Se prevé que esta tendencia continúe en los próximos años. La reducción de costos las ha hecho más accesibles que nunca, pero al mismo tiempo ha disminuido el incentivo para su recolección y reciclaje. Además, dado que estas baterías varían entre sí, resulta difícil ampliar los procesos de recolección, pretratamiento y reciclaje, por lo que todo el proceso se convierte en una gran inversión para los fabricantes, quienes ya trabajan con márgenes bastante ajustados.
En cualquier caso, los fabricantes de vehículos eléctricos son, por ley, los primeros en gestionar y reciclar sus baterías usadas. A pesar de la poca rentabilidad económica de esta actividad, se han esforzado por asociarse con grandes empresas para establecer canales oficiales de reciclaje de baterías. Han surgido algunas grandes empresas de reciclaje, como Tyson Recycling (que recicla baterías para Zhejiang Huayou Cobalt), Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp y la líder del mercado, GEM. Sin embargo, a pesar de la existencia de estas grandes empresas autorizadas, la mayor parte del sector del reciclaje chino está compuesta por pequeños talleres sin licencia. Estos talleres informales carecen de las herramientas y la formación adecuadas. Básicamente, recurren a...Estas empresas se dedican a extraer los materiales catódicos de las baterías de sus vehículos eléctricos, revendiéndolos al mejor postor y desechando el resto. Obviamente, esto supone un enorme riesgo para la seguridad y el medio ambiente. Como resultado de esta elusión de normas y reglamentos, estos desguaces pueden pagar más a los propietarios de vehículos eléctricos por sus baterías, y por ello se les da preferencia sobre los canales oficiales. Por lo tanto, la tasa de reciclaje de iones de litio en China seguía siendo bastante baja en 2015, rondando el 2%. Desde entonces, ha aumentado hasta el 10% en 2019. Es un avance significativo, pero aún dista mucho de ser lo ideal. Y el marco normativo de 2018 no establece un objetivo para las tasas de recogida de baterías. Una omisión curiosa. China ha estado lidiando con este problema en otro ámbito: la venerable batería de plomo-ácido, una tecnología con 150 años de antigüedad.Las baterías de plomo-ácido son muy comunes en China. Proporcionan la energía necesaria para sus automóviles y siguen siendo muy populares en las bicicletas eléctricas. Esto ocurre a pesar de las recientes regulaciones que fomentan su reemplazo por baterías de iones de litio. Sin embargo, el reciclaje de baterías de plomo-ácido en China está muy por debajo de las expectativas y los estándares. En 2017, se recicló menos del 30 % de las 3,3 millones de toneladas de residuos de baterías de plomo-ácido generadas en China. Las razones de este bajo porcentaje de reciclaje son muy similares a las del caso de las baterías de iones de litio. Los talleres clandestinos de reparación ilegal de baterías eluden las normas y regulaciones, y por lo tanto pueden permitirse pagar precios mucho más altos por las baterías de los consumidores. Ya en el pasado se sabía que el plomo no es precisamente la sustancia más respetuosa con el medio ambiente. China ha sufrido varios casos graves de intoxicación por plomo en los últimos años como resultado de este manejo inadecuado. Por ello, el gobierno se ha comprometido recientemente a tomar medidas enérgicas contra estos talleres clandestinos, de los cuales se estima que existen más de 200 en todo el país. El objetivo es intentar alcanzar un porcentaje de reciclaje del 40% en 2020 y del 70% en 2025. Teniendo en cuenta que el porcentaje de reciclaje de baterías de plomo-ácido en Estados Unidos se ha mantenido en el 99% desde al menos 2014, no debería ser tan difícil.
Considerando los aspectos técnicos y ecológicosAnte las dificultades económicas asociadas al reciclaje de baterías de vehículos eléctricos, la industria ha buscado formas de darles un mayor uso antes de desecharlas por completo. La opción más prometedora sería reutilizarlas en proyectos de redes eléctricas. Estas baterías aún conservan el 80% de su capacidad y pueden seguir funcionando durante muchos años antes de fallar definitivamente. Estados Unidos lidera este campo, experimentando con baterías de automóviles usadas para proyectos de almacenamiento estacionario de energía desde 2002. Sin embargo, China ha llevado a cabo algunos proyectos piloto interesantes. Uno de los más longevos es el proyecto de energía eólica y solar de Zhangbei, en la provincia de Hebei. Este proyecto de 1.300 millones de dólares surge de un esfuerzo conjunto entre la empresa estatal china State Grid y el fabricante de baterías para vehículos eléctricos BYD, y demostró la viabilidad de utilizar baterías de vehículos eléctricos de segunda vida para el soporte y la gestión de una red eléctrica. En los últimos años, han surgido más proyectos de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos en Pekín y Jiangsu, donde se gestionan baterías desechadas. El gobierno está dedicando mucha atención a esto, pero creo que, en última instancia, más que solucionar el problema del reciclaje, lo posterga. Porque el destino inevitable de toda batería es el reciclaje o el vertedero. El gobierno chino ha hecho un trabajo admirable al fomentar la creación de este próspero ecosistema. El país es líder indiscutible en ciertos aspectos de la tecnología de baterías y, además, varias empresas líderes en el sector tienen su sede allí. Tienen la oportunidad de reducir significativamente las emisiones de los automóviles. Así que, en cierto modo, este problema del reciclaje es positivo. Es un indicador del éxito de China. Sin embargo, el problema persiste y la industria se ha mostrado reacia a implementar las redes, regulaciones y tecnologías de reciclaje adecuadas.
El gobierno chino puede inspirarse en la política estadounidense para orientar e incentivar hábitos de reciclaje adecuados por parte de los consumidores. Además, es necesario otorgar subsidios a las empresas de los sectores de pretratamiento y reciclaje, no solo a las manufactureras. De lo contrario, el consumo energético y el daño ambiental asociados a la eliminación de estas baterías superarán con creces cualquier beneficio que obtengamos al pasarnos a los vehículos eléctricos.
Fecha de publicación: 1 de agosto de 2023