Llegaron los híbridos y vienen los eléctricos: cuidado con las baterías ion-Li

El objetivo es doble:

# disminuir la dependencia energética de estas fuentes y
# mantener baja la emisión de gases contaminantes.

Considerando que es creciente la cantidad de vehículos que apelan al cambio energético, es importante conocer los principios, posibilidades y desventajas de estas baterías.

Las baterías de ión-Li constan de un depósito con 2 o 3 celdas diseñadas para el almacenamiento de la energía eléctrica y emplea como electrolito una sal de litio que interviene en una reacción electroquímica reversible (de ahí su posibilidad de recarga) que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo. 

Sus propiedades son 

# la ligereza de los componentes, 
# elevada capacidad energética (cantidad de energía que puede almacenar respecto a su masa) y 
# resistencia a la descarga, 
# junto al poco efecto de memoria; es decir, no requiere una descarga total como otras baterías antes de comenzar un nuevo ciclo de carga. 

En cuanto a las desventajas se destacan: 

# el inicio de su proceso de degradación que da comienzo en el mismo instante de su fabricación, y 
# son mucho más sensibles a altas temperaturas que otro tipo de baterías, dando origen a una degradación de los conjuntos o packs. 

(Si una batería de ión-Li se descarga completamente, se arruina, por eso los sistemas donde actúan deben tener sistemas electrónicos que detengan su funcionamiento antes de alcanzar este estado.)

# Por último, hay una pequeña posibilidad (2 a 3 por millón) que por falla de una batería se genere un incendio.

Las baterías de ión-Li son mucho más peligrosas cuando su ciclo de vida ha concluido  y atraviesan las etapas de recolección, almacenaje y reciclado. 

Si éstas se dañan o sufren una deformación que provoque el contacto entre los polos positivo y negativo, una reacción química tiene lugar, generando un rápido paso de corriente que deriva en un súbito aumento de temperatura y la liberación de oxígeno puro. 

Este proceso concluye en combustión súbita o explosión que es difícil de controlar por medio convencionales como agua. La mejor solución para estos casos sería cortar la provisión de aire y así permitir que el fuego evolucione en una forma más controlable.

Al descartar baterías de ión-Li se deben tomar una serie de precauciones: 

# no mezclar baterías con restos de comida ya que estos pueden fermentar y acelerar el deterioro de la batería; 
# aislar los terminales positivo y negativo para evitar que tomen contacto  y 
# quitar las baterías de cualquier equipo electrónico antes de su descarte.

La aparición de fuego cuando una batería está en servicio es raro, aunque dentro de un avión este proceso puede ser trágico. 

La experiencia da cuenta que el vuelo JL8, de Tokio a Boston, aterrizó tal como estaba planificado el 7 de enero de 2013 con un total de 173 pasajeros a bordo y 11 tripulantes de cabina sin reportar ningún problema. 

Unos días después, cuando este Boeing 787 estaba estacionado, los técnicos de inspección notaron columnas de humo que podían ser vistas desde fuera del avión. La razón de esta anomalía fue que las baterías de ión-Li que proveían energía al avión habían sufrido una combustión súbita. 

Unos días después un hecho similar se produjo con otro avión Boeing 787 a 37 minutos de despegar. 

Hasta unos años atrás, las baterías de ión-Li eran muy difícil de encontrar en los basurales a cielo abierto o instalaciones para el manejo de residuos, pero el cambio tecnológico ha hecho que muchas baterías de este tipo alcanzaran su vida útil y sean descartadas. 

Si bien no existen valores que reflejen el comportamiento global de descarte de este tipo de producto, en Alemania el número de baterías de ión-Li se triplicó entre 2009 y 2017 pasando de 3.300 a 10.000 toneladas, de acuerdo a la Agencia Federal Alemana de Medio Ambiente, siendo que para 2025 los investigadores proyectan que estos números se triplicarán.

Problemas de la globalización

Las economías mundiales evolucionan hacia un desarrollo globalizado, donde los mercados regionales finalmente están perdiendo su importancia. Países modernos como Japón y Canadá y los de Europa tienen regulaciones muy estrictas en cuando a residuos y reciclado. 

En el otro extremo se encuentran, China, India y el Sudeste Asiático, considerados como el supermercado del mundo, donde estas normativas resultan de difícil aplicación, por lo que la sumatoria global arroja valores ínfimos para la aplicación de estas regulaciones. 

¿Dónde ubicaría Ud. América latina? ¿Cerca de Japón, Canadá y USA o cerca del Sudeste asiático?

En particular, ¿dónde ubicaría Ud. a la Argentina? Responder estas preguntas es clave para seguir leyendo este contenido.

Más aún, por razones económicas, una cantidad significativa de productos descartados (básicamente: eléctricos y residuos de electrónicos que han llegado al final de su vida útil) son embarcados a países menos desarrollados con el propósito del reúso. 

Estos países carecen de la tecnología adecuada para su tratamiento y reciclado por lo que, más temprano que tarde serán depositados irregularmente en centros acopiadores de residuos o tratados con tecnologías de muy baja calidad. Esto lleva a la pérdida de potencial de reciclado, severos problemas de salud para los trabajadores y polución ambiental.

De un manejo de residuos a un manejo de recursos

Idealmente se debería poder reciclar todo el metal y mineral y el resto de los materiales deberían ser biodegradables, aunque la realidad señala que los principales procesos de manejo de residuos se clasifican dentro de 3 categorías: 

# vertederos de residuos, 
# incineración que prevé una recuperación térmica y 
# el reciclado que, además, incluye el proceso de digestión/compostaje.

Se ha señalado que las baterías de ión-Li pueden dar origen a una combustión súbita y si bien no hay estudios globales de éste fenómeno, en el Reino Unido, la Asociación de Servicios Ambientales (ESA, por sus siglas en inglés, es una organización que representa a la industria del manejo de residuos y recursos), revela el nivel de problemas que causan los incendios en éstos establecimientos y la potencial contribución de las baterías de ión-Li a estos procesos. 

En el período abril 2019-marzo 2020, fueron reportados 670 incendios, de los cuales 145 pudieron ser atribuidos a baterías de ión-Li y otros 112 existe la sospecha de que fueron causados por estas baterías.

Estudios realizados por un grupo de investigadores de Austria examinaron resultados de incendios producidos en ese país y extendieron los estudios con información proveniente de estados de Alemania como Saxony y Westphalia y datos parciales de Suecia y Reino Unido. 

Su conclusión es que el número creciente de incendios en los centros de depósito de residuos fueron causados por los incendios de las baterías de ión-Li.

Por lo tanto hay buenas razones para mejorar los sistemas de cuidado y control de los sitios de depósito de baterías de ión-Li, incluyendo un adecuado destino del residuo y protección de la salud pública y medio ambiente. 

Si bien el año 2020 ha sido difícil llevar a cabo estas prácticas, la economía circular se hará más necesaria como principio rector del cuidado del medio ambiente donde la recuperación del litio será crítica. 

En pocos años más una amplia y extendida disponibilidad de las baterías de ión-Li será necesaria para accionar múltiples equipos y hasta automóviles. 

De tal forma los distribuidores de estos productos estarán obligados a disponer de ellas, al fin de su vida útil, de modo adecuado para evitar incendios y contaminación. 

Al mismo tiempo, será necesario aplicar todos los esfuerzos para recuperar este recurso limitado de la manera más económica posible.