Roman GłogulskiInvestigaciones realizadas en el laboratorio PROMES-CNRS, bajo la dirección de Gilles Flamant, han confirmado el potencial de utilizar procesos solares pirometalúrgicos para reciclar metales valiosos como el litio, el níquel, el cobalto y otros de las baterías de litio. El laboratorio PROMES-CNRS se especializa en proyectos destinados a la descarbonización de industrias mediante el uso de energía solar altamente energética.
Gilles Flamant, el jefe de PROMES-CNRS, cree que con el aumento previsto en el número de baterías de litio consumidas en las próximas décadas, existe una necesidad urgente de métodos eficaces de procesamiento de estas baterías. La tecnología térmica alimentada por energía solar puede contribuir significativamente a los esfuerzos de descarbonización de la industria.
Durante muchos años, sectores como el acero, el cemento y los productos químicos han dependido de combustibles fósiles, convirtiendo el calor de los combustibles fósiles en la norma en estas industrias. Esto supone una barrera significativa para la tecnología de energía solar concentrada. Sin embargo, el desarrollo del reciclaje de baterías de litio, especialmente a través de la pirometalurgia, ofrece una alternativa prometedora al calor de los combustibles fósiles. Esto es especialmente importante ya que la industria del reciclaje de baterías se encuentra en sus primeras etapas de desarrollo, y tanto las empresas como los países están luchando por la neutralidad de carbono.
Actualmente, las baterías se reciclan utilizando principalmente dos métodos: pirometalurgia e hidrometalurgia. Tradicionalmente, se ha preferido la hidrometalurgia en la industria debido al alto consumo de energía de la pirometalurgia. Sin embargo, la integración de la energía solar térmica concentrada puede cambiar esta situación.
El equipo de investigación del laboratorio PROMES ha utilizado con éxito energía solar de alta temperatura para producir una aleación metálica a partir de litio, cobalto, níquel y manganeso (hierro), como se detalla en su trabajo titulado «Proceso pirometalúrgico solar para el reciclaje de baterías de Li-ion: prueba de concepto», publicado por PROMES.
Las baterías de litio-ion están compuestas por componentes clave, incluyendo ánodos, cátodos (colectores de corriente), separadores y electrolitos, que contienen metales clave como el litio, el cobalto y el níquel principalmente en el cátodo.
El equipo de investigación de PROMES llevó a cabo una prueba conceptual utilizando un horno solar de 1,5 kW para explorar la pirólisis solar para el reciclaje de metales estratégicos de las baterías de litio-ion, lo que representa la primera implementación exitosa de este proceso pirometalúrgico utilizando energía solar.
El proceso comienza con un pretratamiento térmico a través de la pirólisis solar a una temperatura de 580°C durante 30 minutos para eliminar ligantes, impurezas orgánicas y separar materiales de electrodos, como el papel de cobre y aluminio. Luego, se aplica una separación mecánica para extraer láminas metálicas y productos de pirólisis del cátodo, lo que da como resultado un residuo conocido como «masa negra». La masa negra se somete a un proceso de reducción carbotérmica a una temperatura de 1000°C durante 30 minutos, combinándose con grafito del ánodo para formar una aleación a base de níquel. Utilizando un reactor de 1,5 kW en PROMES, un sistema que refleja la luz solar en una superficie parabólica focaliza la energía solar en la cámara de reacción debajo.
Esta prueba de concepto representa un esfuerzo inicial para utilizar la energía solar en dichos procesos. Los pasos futuros incluyen la separación de litio de cobalto y níquel, la refinación de la temperatura de fusión, el diseño de un proceso continuo, el estudio de los mecanismos de reacción y la limitación de las emisiones de contaminantes.
Los defensores de esta nueva tecnología vislumbran la proliferación de plantas de reciclaje de baterías solares de tamaño mediano o pequeño en el sur de Europa, aprovechando los abundantes recursos solares de la región. Estas plantas podrían dispersarse por toda Europa y otros países, siguiendo la tecnología de PROMES y el uso generalizado de la energía solar en esta área.
Preguntas frecuentes (FAQ):
1. ¿Qué baterías se pueden reciclar utilizando el proceso pirometalúrgico solar?
El proceso pirometalúrgico solar se puede utilizar para reciclar baterías de litio-ion que contienen metales como el litio, el níquel, el cobalto y otros.
2. ¿Por qué la tecnología solar térmica es prometedora para el reciclaje de baterías?
Los métodos tradicionales de reciclaje de baterías de litio-ion, como la hidrometalurgia, requieren mucha energía. Sin embargo, el uso de energía solar térmica concentrada puede aumentar la eficiencia de este proceso.
3. ¿Cuáles son los beneficios de reciclar baterías de litio-ion mediante la pirometalurgia solar?
Reciclar baterías de litio-ion mediante la pirometalurgia solar proporciona una alternativa al calor generado por combustibles fósiles. Esto es importante en el contexto de buscar la neutralidad de carbono.
4. ¿Cuáles son los pasos en el proceso pirometalúrgico solar de reciclaje de baterías de litio-ion?
El proceso comienza con un pretratamiento térmico a través de la pirólisis solar, seguido de una separación mecánica. Los materiales se someten a una reducción carbotérmica, lo que da como resultado una aleación a base de níquel.
5. ¿Cuál es el potencial de desarrollo de esta tecnología?
Los defensores de la nueva tecnología prevén la proliferación de plantas de reciclaje de baterías solares de tamaño mediano o pequeño en el sur de Europa, aprovechando los abundantes recursos solares de la región.
Definiciones:
– Pirometalurgia: Proceso tecnológico mediante el cual se obtienen metales a partir de minerales frescos, concentrados o aleaciones utilizando métodos térmicos.
– Hidrometalurgia: Proceso de extracción de metales y sus compuestos químicos utilizando soluciones químicas.
– Descarbonización: Proceso de reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, especialmente dióxido de carbono, para mitigar el cambio climático.
Enlaces relacionados:
– promes.cnrs.fr
– Sitio web oficial de PROMES-CNRS
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