El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), en Estados Unidos, ha desarrollado el modelo de evaluación de recursos de baterías de iones de litio (LIBRA), con el objetivo de disponer de una cadena de suministro segura y resistente para guiar la transición hacia la energía limpia. Este modelo está ayudando a los investigadores a comprender mejor los numerosos factores que afectan a la cadena de suministro de materiales de baterías de iones de litio (Li-ion).
Las baterías de Li-ion ofrecen beneficios de rendimiento, densidad de energía, costo y ciclo de vida. Sin embargo, las baterías pueden contener materiales críticos escasos, como el cobalto, con pocos recursos naturales disponibles a nivel nacional. En base a esto, LIBRA utiliza un modelo de dinámica de sistemas para analizar la cadena de suministro y evaluar la viabilidad económica de la fabricación, la reutilización y el reciclaje de baterías de iones de litio.
A través del modelo LIBRA, los investigadores disponen de una compilación y simplificación de varios cambios de factores, como los costos, los escenarios de adopción de baterías y las acciones internacionales, para ver cómo afectan a las tendencias a largo plazo en la cadena de suministro de baterías.
De esta forma, los investigadores pueden hacer y responder preguntas hipotéticas para obtener información sobre una industria compleja y en rápida evolución. LIBRA ofrece un enfoque detallado y consistente para guiar la investigación y las inversiones para asegurar la cadena de suministro de iones de litio, optimizar los procesos de reciclaje y garantizar la resiliencia y la sostenibilidad para la electrificación de la red y los vehículos en todo el país.
Cambios en las etapas de la cadena de suministro
La herramienta incluye bucles de retroalimentación avanzados que informan de los cambios calculados a lo largo de las etapas de la cadena de suministro. Como resultado, LIBRA puede proporcionar información esencial sobre la disponibilidad de materiales para satisfacer la creciente demanda de baterías y evaluar la construcción de las industrias de fabricación y reciclaje. Este modelo también puede evaluar la creciente demanda de baterías de Li-ion debido a la adopción del mercado de vehículos eléctricos.
El reciclaje de este tipo de baterías es otro factor que tiene en consideración LIBRA, mediante el rastreo del movimiento de litio, cobalto, níquel y otros elementos a través de la cadena de suministro: primero como materia prima para la fabricación de cátodos; en la fabricación de baterías, instalación y finalmente retiro, cuando la batería se puede reciclar a través de hidrometalurgia, pirometalurgia o métodos directos de reciclaje; guiando la investigación y las inversiones para optimizar los procesos de reciclaje.
En un artículo reciente de la revista Resources, Conservation and Recycling, los investigadores utilizaron LIBRA para evaluar el impacto y la importancia de la química y la clasificación de las baterías en la cadena de suministro de reciclaje. Las baterías de iones de litio disponibles comercialmente abarcan una gama de diferentes compuestos químicos, y los hallazgos muestran que la clasificación automatizada puede ayudar a los recicladores a procesar selectivamente las baterías en función de la composición del material. En particular, los recicladores pueden enfocarse en productos químicos con alto contenido de cobalto para maximizar la recuperación de cobalto, incentivando las inversiones en reciclaje al hacer que el reciclaje sea más rentable.