La glicina es un aminoácido común que todos tenemos en el cuerpo y que tiene muchos beneficios en la suplementación deportiva. Ahora también se ha descubierto que puede ser clave para el futuro del coche eléctrico.
Utilizando este aminoácido, es posible reciclar casi en su totalidad los materiales que forman una batería, de manera que cuando una batería usada termina su ciclo de vida se puede reciclar para fabricar una nueva sin necesidad de utilizar más litio, níquel, cobalto o manganeso.
No solo sirve para reciclar más y mejor: también es un buen fertilizante
El reciclaje de las baterías se ha convertido en uno de los mayores retos del momento. Por un lado, tiene que ver con el auge de la demanda de la electrónica de consumo porque se venden más aparatos con batería, desde teléfonos móviles y tablets hasta drones, pasando por los relojes inteligentes, los patinetes y un largo etcétera.
Por otro lado, cada vez hay más coches con batería porque la electrificación gana terreno en la industria del automóvil: además de crecer la demanda de coches completamente eléctricos, se venden más micro híbridos, híbridos e híbridos enchufables.
La cuestión es que cada vez se fabrican más baterías y eso genera un problema: tarde o temprano, los aparatos electrónicos y los coches electrificados dejan de utilizarse y sus baterías se convierten en un desecho electrónico que contamina demasiado como para no reciclarlo. De esta forma, se evita que los productos químicos que tienen las baterías contaminen el planeta y se reduce la extracción de litio y otros metales necesarios para producir nuevas baterías porque se aprovechan los materiales de las baterías usadas.
Hasta ahora, el reciclaje de baterías no permitía aprovechar absolutamente todos los materiales que forman las baterías viejas, por eso, la ciencia trabaja en encontrar procesos que permitan reciclar el mayor porcentaje posible de los materiales con los que están fabricadas.
Los científicos de la Universidad Central Sur de Changsha, China, la Universidad Normal de Gizhou, también China, y el Centro Nacional de Investigación de Ingeniería de Materiales Avanzados de Almacenamiento de Energía Avanzada, también de China, han encontrado una forma de reciclar el 99,9% de los materiales de una batería. El estudio se ha publicado en la revista Angewandte Chemie International Edition.
La clave está en el uso de glicina, un aminoácido común que, en este caso, permite capturar iones metálicos de litio, níquel, cobalto y manganeso para evitar que formen subproductos tóxicos no deseados que contaminen los materiales reciclados. Además, la glicina que sobra después del proceso de reciclaje se puede reutilizar como fertilizante agrícola.
La idea de este proceso es utilizar la glicina para formar micro baterías dentro de la batería que se va a reciclar. Estas diminutas baterías ayudan a descomponer los materiales de la batería vieja, haciendo que la extracción de los metales que la componen sea mucho más sencilla-
Mezclando viejas partículas de batería con sal de hierro, oxalato de sodio y glicina líquida, se forma una capa de hierro en esas partículas que actúa como ánodo, mientras que el material de la batería que se recicla funciona como cátodo. Esta configuración desencadena una reacción que rompe la estructura de la batería para que el litio, el níquel, el cobalto y el manganeso se disuelvan por separado.
Es un proceso rápido y eficiente que permite reciclar casi la totalidad de los materiales que forman la batería vieja. Según dice el estudio, se puede extraer el 99,99% del litio, el 96,86% del níquel, el 92,35% del cobalto y el 90,59% del manganeso de las baterías usadas en apenas 15 minutos.
“Las técnicas tradicionales de lixiviación (extracción sólido-líquido) con ácido o amoníaco se aplican habitualmente para extraer metales valiosos durante la recuperación hidrometalúrgica de baterías de iones de litio gastadas. Sin embargo, el uso excesivo y repetido de ácidos y bases aumenta inevitablemente la carga ambiental y las amenazas a la seguridad. En este contexto, considerando las ventajas de un sistema de solución de pH neutro en términos de seguridad y protección ambiental, se ha propuesto de forma pionera la lixiviación neutra para lograr un proceso hidrometalúrgico económico e inocuo. Específicamente, gracias a la reacción de de ligar la glicina, los metales valiosos pueden lixiviarse eficientemente en un entorno neutro”.
“Más importante aún, se emplea una estrategia de reducción sólido-sólido con efecto de baterías primarias para lograr una lixiviación neutra eficiente en un tiempo rápido, superando la limitación de reacción del modelo de núcleo en contracción. Como se anticipó, se puede lograr una lixiviación eficiente del 99,99 % de Li, el 96,86 % de Ni, el 92,35 % de Co y el 90,59 % de Mn en 15 minutos, lo que ha ampliado las aplicaciones para diversos tipos de cátodos laminares. Por lo tanto, se confirma firmemente que el problema insoluble, que solo se logra con la extracción efectiva en condiciones agresivas de iones ácidos/alcalinos, se resuelve eficazmente en una atmósfera de lixiviación suave. Esta estrategia ecológica y eficiente en un entorno de solución neutra abre un nuevo camino para el reciclaje a gran escala y sin contaminación de baterías usadas”.
Este método de reciclaje es especialmente determinante en la industria del automóvil porque incrementa notablemente el nivel de sostenibilidad que tiene un coche eléctrico frente a uno de combustión, teniendo en cuenta su producción (en la que este método haría que tuviera más importancia el reciclaje) y su tratamiento cuando acabe su vida útil.
También supondría una reducción drástica de la extracción de los materiales que se utilizan para hacer las baterías, sencillamente porque se obtendrían de baterías usada y hablaríamos de una economía circular prácticamente total.
Imágenes | BMW, Skoda, Porsche, Opel y Unsplash