El proyecto europeo ‘Recuperación viable de materias primas críticas mediante un nuevo ecosistema circular para una cadena de valor transversal de baterías de ion-litio en Europa’ (Free4Lib) ha concluido tras cuatro años de investigación con resultados que incluyen nuevas técnicas de reciclaje directo, un Sistema de Gestión de Baterías (BMS) para aplicaciones de primera y segunda vida y directrices de ecodiseño para facilitar el reciclaje y la reutilización de baterías.
La iniciativa se ha desarrollado en un contexto en el que el transporte representa alrededor de una cuarta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero en Europa. La electrificación del transporte por carretera se considera una vía relevante para avanzar en la descarbonización, aunque la sostenibilidad del vehículo eléctrico depende también de la extracción de materias primas críticas, los procesos de fabricación y la gestión de las baterías al final de su vida útil.
Reciclaje de baterías y materias primas críticas
Coordinado por Cartif, Free4Lib ha reunido a 22 socios de organismos de investigación, instituciones de educación superior y pequeñas y medianas empresas de cinco países de la Unión Europea y Turquía. El consorcio ha trabajado en soluciones para recuperar materias primas críticas procedentes de baterías de ion-litio al final de su vida útil y favorecer su reutilización dentro de una cadena de valor más circular y sostenible.
El Instituto de Investigación en Energía de Cataluña (IREC) ha participado en el proyecto a través de tres áreas de investigación: el Grupo de Materiales para Baterías, el Departamento de Sistemas Eléctricos de Potencia y el Departamento de Analítica de Sistemas Energéticos. Su actividad ha abarcado desde la caracterización de materiales reciclados hasta el desarrollo de sistemas de gestión de baterías y directrices de ecodiseño.
El Grupo de Materiales para Baterías se ha centrado en la caracterización fisicoquímica, estructural y electroquímica de los materiales reciclados obtenidos dentro del consorcio. Además, ha analizado nuevas aproximaciones de reciclaje directo basadas en técnicas como la deposición de capas atómicas (ALD), la pulverización catódica por magnetrón y la evaporación por arco catódico. Estos trabajos han permitido establecer relaciones entre estructura y propiedades en rutas de reciclaje directo aplicadas a materiales catódicos NMC811 y LNMO, incluyendo la optimización de su contenido de defectos y estructura.
Sistemas de gestión y ecodiseño para segunda vida
El Departamento de Sistemas Eléctricos de Potencia ha desarrollado un Sistema de Gestión de Baterías (BMS) con un diseño flexible. Esta arquitectura permite su utilización tanto en aplicaciones de primera vida como de segunda vida, así como con distintas tecnologías de batería y usos finales. El sistema se ha validado de forma amplia en entornos emulados en las instalaciones de IREC.
Por su parte, el Departamento de Analítica de Sistemas Energéticos ha contribuido a la elaboración de directrices de ecodiseño destinadas a facilitar el reciclaje de baterías y su reutilización en aplicaciones de segunda vida. Para ello, el equipo ha recopilado y analizado información procedente de los distintos paquetes de trabajo del proyecto.
Ese análisis ha permitido identificar oportunidades para mejorar la recuperación de materiales, favorecer el uso de materiales activos recuperados y reducir el impacto ambiental asociado a las actividades de reciclaje. Con estas líneas de trabajo, Free4Lib ha abordado retos vinculados a la recuperación de materiales, la gestión de baterías, el ecodiseño y la integración de baterías en nuevas aplicaciones dentro de cadenas de valor más circulares en Europa.