China es el mercado de vehículos eléctricos más grande 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 reemplazando los gases de efecto invernadero dañinos. Sin embargo, esto también plantea sus propios problemas de sostenibilidad. Existe preocupación por el daño ambiental resultante 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 comenzando a experimentar los primeros efectos de este problema.
En 2020, se desecharon 200 000 toneladas de baterías, y se prevé que esta cifra alcance las 780 000 toneladas para 2025. Analicemos el creciente problema de los residuos de baterías de vehículos eléctricos en China y las medidas que está tomando el mayor mercado mundial de vehículos eléctricos al respecto.
Casi toda ChinaLos vehículos eléctricos funcionan con baterías de iones de litio. Son ligeras, de alta densidad energética y con una larga vida útil, lo que las convierte en la primera opción para los coches eléctricos. Las baterías tienen tres características principales:componentes y ánodo, un cátodo y un electrolito. De loses decir, el cátodo es el más caro e importante. Distinguimos principalmente entre estas baterías en función de sus cátodos. NSin entrar en demasiados detalles, la mayoría de las baterías para vehículos eléctricos en China tienen cátodos de óxidos de litio, níquel, manganeso y cobalto, denominados MCS. 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 las condiciones de la carretera.
Pensé que te gustaría saberlo. Con la primera gran ola de vehículos eléctricosCon la puesta en marcha prevista para algún momento entre 2010 y 2011, la infraestructura para la recolección y el procesamiento de estas baterías debía estar lista para finales de la década. Ese 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 el público en general. En ese momento, las únicas regulaciones que habían establecido se referían a las normas de seguridad de la industria, dado que muchos componentes de las baterías son bastante tóxicos. A principios de 2010 se observó una creciente adopción de vehículos eléctricos y, con ello, la necesidad, igualmente rápida, de encontrar una forma de gestionar sus residuos.
En 2012, el government publicó una guía de políticas para la industria general de vehículos eléctricos en ella por primera vez, la guía enfatizó la necesidad de, entre otras cosasEn 2016, varios ministerios se unieron para establecer una dirección unificada para 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 automóviles. Deben establecer sus propias redes de servicio posventa o confiar en un tercero para la recolección de 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 información 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 tanto a los vehículos eléctricos como a los híbridos. El organismo encargado de su aplicación sería el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información (MIIT).
Ha prometido devolverloEn 2016, el marco en gran medida pone la responsabilidad en entidades privadas como los fabricantes de vehículos eléctricos y baterías para vehículos eléctricos que se ocupan de este problema. El gobierno se encargará de...Comprenden 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 RPE, que creo que surgió de la academia occidental a principios de la década de 2000. Como respuesta a las directivas de la UE sobre un creciente problema de residuos electrónicos, y tiene sentido intuitivo si el gobierno es siempre el que limpia todos estos residuos electrónicos. Las empresas que producen esos residuos nunca tendrán incentivos para hacer que sus productos sean más fáciles de reciclar. Por lo tanto, en el espíritu de la RPE, todos los fabricantes de baterías para vehículos eléctricos tienen que diseñar baterías que sean fáciles de desmontar y proporcionar detalles técnicos sobre el final de su vida útil a sus clientes.Los fabricantes de vehículos eléctricos, a su vez, deberán establecer y gestionar sus propias redes de recogida y reciclaje de baterías o subcontratarlas a terceros. El gobierno ayudará a establecer estándares nacionales para agilizar el proceso. El marco parece bastante bueno en apariencia, pero tiene algunas desventajas muy claras.
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 canales: desde vehículos que se someten a un reemplazo de batería y desde vehículos al final de su vida útil. En este último caso, la batería aún se encuentra dentro del vehículo y se retira como parte del proceso de desmantelamiento. Este sigue siendo un proceso muy manual, especialmente en China. Después, se realiza un paso llamado pretratamiento. Las celdas de la batería deben extraerse del paquete y abrirse, lo cual es un desafío ya que no existe un diseño estándar para los paquetes de baterías. Por lo tanto, debe hacerse a mano con herramientas especializadas.
Una vez retirada la bateríad, ¿qué sucede ahora?xt depende del tipo de batería de iones de litio dentro del automóvil. Empecemos con la batería NMC, la más común en China. Cuatro baterías NMC recicladas quieren recuperar. Los materiales activos del cátodo. El análisis económico de 2019 estima que a pesar de constituir solo el 4% del peso de las baterías, constituyen más del 60% del valor total de recuperación de las baterías. Las tecnologías de reciclaje de NMC son relativamente maduras. Sony fue pionera en 1999. Hay dos métodos tecnológicos principales, pirometalúrgico e hidrometalúrgico. Empecemos con el pirometalúrgico. Piro significa fuego. La batería se funde en una aleación de hierro, cobre, cobalto y níquel.
El material valioso se recupera mediante métodos hidrometalúrgicos. Los métodos pirometalúrgicos queman electrolitos, plásticos y sales de litio. Por lo tanto, no todo se puede recuperar. Libera gases tóxicos que deben procesarse 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 del compuesto. Los disolventes más utilizados son el ácido sulfúrico y el peróxido de hidrógeno, pero también hay muchos otros. Ninguno de estos métodos es ideal y se necesita más trabajo para abordar sus deficiencias técnicas. Las baterías de fosfato de hierro y litio representan alrededor del 30% del mercado chino de vehículos eléctricos a partir de 2019. Las densidades de energía de estas baterías no son tan altas como sus contrapartes NMC, pero están libres de elementos como el níquel y el cobalto. También son probablemente más seguras.
China es también el líder mundialer en la ciencia y comercialización del fosfato de hierro y litio, tecnologías de baterías, empresa china, tecnología de amperios contemporánea. Es uno de los líderes de fabricación en esta área. Debería tener sentido que la industria del país también pueda reciclar estas celdas. Dicho esto, reciclar estas cosas ha resultado ser más difícil técnicamente de lo que se anticipó. Esto se debe en parte a que tienen una mezcla más variada de materiales, lo que requiere un trabajo de pretratamiento adicional costoso, uny 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 nicho de mercado. 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.procesaruna tonelada de baterías usadas de fosfato de hierro y litio. Eso incluye el costo de la energía y los materiales, sin contar el costo de construir lafábrica. La posible recuperación y reventa de litio podría ayudar a que el reciclaje sea más viable económicamente, pero aún no hay un veredicto definitivo al respecto. ¿Se han implementado aún estos métodos a escala comercial? El marco de 2018 establece mucho, pero deja algunos aspectos por mejorar. Como todos sabemos en la vida, no todo se resuelve de forma perfecta. Hay algunos puntos sin resolver, así que hablemos un poco sobre algunas de las cuestiones políticas que aún están en el aire. El objetivo estadístico principal en el lanzamiento o tasas de recuperación de materia prima. 98% de níquel cobalto, manganeso 85% para el propio litio y 97% para materiales de tierras raras. Teóricamente, todo esto es posible. Por ejemplo, acabo de hablar de recuperar el 85% o más del litio de las baterías de fosfato de hierro y litio. También mencioné que será difícil alcanzar este máximo teórico debido a las ineficiencias del mundo real y las diferencias en el terreno. Recuerde, hay muchas maneras en que se pueden fabricar, empaquetar, vender y usar las celdas de batería. No existe ni de lejos la estandarización que vemos en las baterías cilíndricas que se venden en su 7-Eleven. El marco político carece de subsidios concretos y apoyo nacional para que esto se convierta en 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 gestionados por los municipios, pero ninguno a nivel nacional. Esto podría cambiar, tal vez con un impuesto o gravamen, pero actualmente las empresas del sector privado deben financiarlo por su cuenta. 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 espera que esta tendencia continúe en los próximos años. La bajada de costes ha hecho que las baterías sean más accesibles que nunca, pero al mismo tiempo ha reducido el incentivo para su recogida y reciclaje. Además, dado que estas baterías son diferentes entre sí, resulta difícil ampliar los procesos de recogida, pretratamiento y reciclaje, por lo que todo el proyecto supone una carga económica para los fabricantes, que ya de por sí trabajan con márgenes de beneficio bastante ajustados.
De todos modos, los fabricantes de vehículos eléctricos, por ley, son los primeros en gestionar y reciclar sus baterías usadas, y a pesar de lo poco atractivo económicamente de todo el proyecto, se han esforzado por asociarse con grandes empresas para establecer canales oficiales para el reciclaje de baterías. Han surgido algunas grandes empresas de reciclaje. Algunos ejemplos incluyen Tyson Recycling, Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp y el líder del mercado GEM. Pero a pesar de la existencia de estas grandes empresas con licencia, la mayor parte del sector de reciclaje chino está formado por pequeños talleres sin licencia. Estos talleres informales no tienen las herramientas ni la formación adecuadas. Básicamente van aEstos talleres clandestinos se apropian de los materiales de sus cátodos, revendiéndolos al mejor postor y desechando el resto. Obviamente, esto representa un enorme riesgo para la seguridad y el medio ambiente. Como resultado de esta evasión de normas y reglamentos, estos talleres 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 baterías de iones de litio en China se mantuvo bastante baja en 2015, alrededor del 2%. Desde entonces, ha aumentado al 10% en 2019. Es un alivio, pero aún está lejos de ser ideal. Además, el marco de 2018 no establece un objetivo para las tasas de recolección de baterías. Una omisión curiosa. China ha estado lidiando con este problema en otro ámbito de las baterías: la venerable batería de plomo-ácido, una tecnología con 150 años de antigüedad.Se utiliza con mucha frecuencia en China. Proporcionan la potencia estrella a sus automóviles y siguen siendo muy populares para las bicicletas eléctricas. Esto a pesar de las recientes regulaciones que fomentan su sustitución por baterías de iones de litio. De todos modos, el reciclaje chino de baterías de plomo-ácido está muy por debajo de las expectativas y los estándares. En 2017, se recicló menos del 30% de los 3,3 millones de toneladas de residuos de baterías de plomo-ácido generados en China. Las razones de este bajo porcentaje de reciclaje son muy similares al caso de las baterías de iones de litio. Los talleres clandestinos eluden las normas y regulaciones y, por lo tanto, pueden permitirse pagar mucho más por las baterías de consumo. Los romanos dejaron claro que el plomo no es precisamente la sustancia más respetuosa con el medio ambiente. China ha sufrido varios incidentes graves de envenenamiento por plomo en los últimos años como resultado de este manejo inadecuado. Por lo tanto, el gobierno se ha comprometido recientemente a tomar medidas enérgicas contra estos talleres clandestinos, de los cuales se estima que hay 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.
Teniendo en cuenta los aspectos técnicos y ecológicosDebido a las dificultades económicas asociadas con el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos, la industria ha considerado formas de aprovecharlas mejor antes de desecharlas. La opción con mayor potencial sería reutilizarlas en proyectos de redes eléctricas. Después de todo, estas baterías aún conservan el 80% de su capacidad y pueden funcionar durante muchos años antes de agotarse definitivamente. Estados Unidos lidera este camino, habiendo experimentado con baterías de automóviles usadas para proyectos de almacenamiento de energía estacionaria desde 2002. Pero China también ha realizado interesantes proyectos de demostración. 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 de 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 apoyar y gestionar una red eléctrica. En los últimos años han surgido más proyectos de reciclaje de baterías de vehículos eléctricos en Beijing y Jiangsu, donde se reciclan y se reciclan. El gobierno está prestando mucha atención a esto, pero creo que, en última instancia, esto solo retrasa el problema del reciclaje en lugar de resolverlo. Porque el destino final 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, de hecho, varios gigantes del sector tienen su sede allí. Tienen la oportunidad de reducir drásticamente las emisiones de los automóviles. Así que, en cierto modo, este problema del reciclaje es un problema positivo. Es un indicio del éxito de China. Pero el problema persiste y la industria se ha demorado en establecer las redes, regulaciones y tecnologías de reciclaje adecuadas.
El gobierno chino puede inspirarse en la política estadounidense para incentivar y fomentar hábitos de reciclaje adecuados por parte de los consumidores. Además, es necesario otorgar subsidios a las empresas de las industrias de pretratamiento y reciclaje, no solo a las manufactureras. De lo contrario, el consumo de energía y el daño ambiental asociados con la eliminación de estas baterías superarán cualquier beneficio que obtengamos al pasarnos a los vehículos eléctricos.
Fecha de publicación: 1 de agosto de 2023