1. Durante años hemos hablado del reciclaje de baterías como un problema que llegaría cuando comenzaran a retirarse grandes volúmenes de vehículos eléctricos. ¿Estamos entrando ya en una nueva fase industrial del reciclaje?

Sí, y creo que una de las claves es entender que el reciclaje de baterías no empieza únicamente cuando llegan grandes cantidades de vehículos al final de su vida útil.

Ya existe un flujo muy relevante asociado a los scraps generados durante la fabricación de celdas. Una línea de producción necesita tiempo para alcanzar rendimientos elevados y, especialmente durante las fases de ramp-up, pueden generarse cantidades importantes de material fuera de especificación. Ese residuo tiene además una característica muy interesante: conocemos bastante bien su composición y normalmente no ha sufrido los mecanismos de degradación asociados al uso de la batería. Por ello, su recuperación y reincorporación al proceso productivo supone un retorno de gran valor para el fabricante de celdas.

Al mismo tiempo, durante los próximos años empezará a crecer progresivamente el volumen de baterías de fin de vida. Eso significa que estamos pasando de una fase en la que el reciclaje podía verse principalmente como una actividad de gestión de residuos a otra en la que puede convertirse en una parte estratégica de la cadena de suministro de materiales para baterías.

El reto será ser capaces de tratar corrientes muy diferentes: scrap relativamente homogéneo procedente de gigafactorías y, por otro lado, baterías de fin de vida con diferentes químicas, fabricantes, estados de degradación y diseños.

2. ¿Cuáles son hoy los principales retos del reciclaje de baterías: recuperar más material, reducir el coste del proceso o conseguir que los materiales recuperados puedan volver directamente a fabricar nuevas baterías?

Probablemente los tres, pero cada vez damos más importancia al tercero.

Históricamente, una parte importante del esfuerzo se ha centrado en maximizar la recuperación de metales valiosos como níquel, cobalto, cobre o litio. Eso seguirá siendo necesario, pero recuperar un elemento químico no significa automáticamente que ese material pueda volver a utilizarse para fabricar una batería.

Hay una diferencia muy importante entre recuperar materias primas y recuperar material battery-grade para su reintegración directa en el proceso productivo.

El verdadero objetivo de una economía circular de baterías debería ser conseguir que una fracción cada vez mayor de los materiales recuperados pueda volver a introducirse en la cadena de fabricación con unas prestaciones comparables a las de materias primas vírgenes.

En CIC energiGUNE estamos trabajando precisamente en esa transición. No nos interesa únicamente la etapa de extracción, sino también la purificación, el control de impurezas y la reintegración del material recuperado en nuevas formulaciones de electrodo. El enfoque de CIC energiGUNE plantea incluso integrar la recuperación hidrometalúrgica con la posterior etapa de síntesis del material activo de cátodo, reduciendo así pasos intermedios y mejorando tanto la sostenibilidad como la rentabilidad global del proceso.

Eso es importante porque el éxito del reciclaje no debería medirse únicamente por toneladas recuperadas, sino por cuánto valor conseguimos conservar dentro de la cadena de la batería.

3. La expansión de químicas como LFP está cambiando la composición del flujo de baterías que habrá que reciclar. ¿Cómo afecta esto a la economía del reciclaje cuando desaparecen materiales de elevado valor como el níquel o el cobalto?

Es uno de los cambios más importantes que está experimentando el sector.

La economía tradicional del reciclaje de baterías de ion-litio ha estado muy vinculada al valor de determinados metales presentes en las químicas NMC o NCA. Cuando pasamos a LFP, desaparecen el níquel y el cobalto y, por tanto, disminuye significativamente el valor intrínseco del material que recibimos.

Esto obliga a reconsiderar el proceso completo.

No podemos asumir que un modelo de reciclaje diseñado alrededor de baterías ricas en níquel y cobalto vaya a funcionar igual cuando la composición del mercado cambie. De hecho, los datos incluidos en nuestro análisis muestran diferencias muy significativas en el potencial económico del reciclaje entre una batería NMC811 y una LFP.

En este contexto, cobran mucha más importancia aspectos como la eficiencia del proceso, el consumo energético, el número de operaciones necesarias y la capacidad de recuperar componentes que hasta ahora quizá habían recibido menos atención. Esta diferenciación, ya evidente en el caso de las baterías LFP, será aún más acusada con las baterías de ion-sodio. Por ello, este enfoque deberá mantenerse y evolucionar, adaptándose a las particularidades de cada tecnología para garantizar su aplicabilidad también a las baterías del futuro.

También refuerza la idea de que el reciclaje tendrá que ser flexible frente a distintas químicas. El objetivo no puede ser diseñar una única planta alrededor de la composición predominante hoy, porque el mix tecnológico puede cambiar significativamente durante los veinte o treinta años de vida de una instalación industrial.

4. Hasta ahora gran parte de la industria se ha centrado en pirometalurgia e hidrometalurgia. ¿Qué puede aportar el llamado “direct recycling” y hasta qué punto está realmente preparado para escalar industrialmente?

El concepto es muy atractivo porque intenta conservar una parte mayor del valor que ya hemos introducido durante la fabricación del material.

En un proceso convencional, la batería se desmonta para obtener una black mass. A continuación, sus componentes se disuelven, purifican y recuperan de forma individual, normalmente en forma de sales. Posteriormente, es necesario volver a sintetizar el material activo de cátodo a partir de esos precursores.

El direct recycling intenta acortar parte de ese recorrido, preservando o regenerando directamente determinados materiales.

La ventaja potencial es evidente: si conseguimos mantener una estructura de alto valor en lugar de destruirla completamente y reconstruirla después, podemos reducir operaciones, consumo energético y utilización de reactivos.

Pero el reto industrial es considerable. Una cosa es trabajar con un material perfectamente conocido en laboratorio y otra recibir una corriente real de reciclaje que contiene mezclas de NMC111, 532, 622, 811, LFP, diferentes ánodos, aluminio, cobre, silicio, fósforo o materiales degradados. Esa heterogeneidad es, precisamente, uno de los principales retos que estamos estudiando. A ello se suma la necesidad de desarrollar procesos capaces de recuperar materiales susceptibles de regeneración, preservando intacta su estructura cristalina, evitando el arrastre de impurezas y manteniendo, al mismo tiempo, rendimientos de recuperación aceptables.

Por eso creo que no debemos verlo como una sustitución inmediata de la hidrometalurgia, sino como una familia de nuevas rutas que pueden ser especialmente interesantes cuando disponemos de corrientes suficientemente bien caracterizadas, por ejemplo determinados scraps de fabricación.

5. ¿Estamos pasando de una industria cuyo objetivo era “recuperar metales” a otra cuyo objetivo será recuperar materiales con calidad suficiente para volver directamente a una batería?

Sí, claramente. Y probablemente ese sea uno de los cambios conceptuales más importantes del sector.

Si reciclamos una batería para obtener únicamente un producto intermedio de bajo valor, estamos recuperando materia, pero estamos perdiendo buena parte del valor tecnológico que se había generado anteriormente.

El objetivo debe ser acercarnos progresivamente a un verdadero closed loop. Eso significa recuperar litio, níquel, manganeso, cobalto, grafito u otros componentes con las especificaciones necesarias para volver a producir materiales de batería competitivos.

En nuestro caso estamos trabajando en procesos que conectan recuperación, purificación y síntesis del material activo. Por ejemplo, en el caso de los materiales NMC, puede plantearse una recuperación hidrometalúrgica seguida de una etapa de coprecipitación integrada con la síntesis del material activo de cátodo, en lugar de considerar cada operación como una etapa completamente independiente. El objetivo es avanzar desde una batería agotada hasta nuevos materiales activos para los electrodos, adaptados a las necesidades que demande el mercado en cada momento.

La pregunta que tendremos que hacernos cada vez más no será solamente “¿qué porcentaje recuperamos?”, sino “¿en qué producto lo estamos convirtiendo y qué valor tiene ese producto dentro de una nueva batería?”.

6. El grafito representa una parte muy importante de la batería y, sin embargo, históricamente ha recibido mucha menos atención que los materiales del cátodo. ¿Puede convertirse su recuperación en una de las próximas grandes oportunidades del reciclaje?

Creo que sí. Durante mucho tiempo la atención económica ha estado centrada principalmente en el cátodo porque allí se encontraban materiales como níquel o cobalto con un valor elevado.

Pero una batería contiene una cantidad muy importante de material anódico y, si queremos maximizar realmente la circularidad, no podemos ignorarlo.

Además, el problema está evolucionando. Ya no hablamos únicamente de grafito. Estamos empezando a encontrar ánodos con diferentes proporciones de silicio, carbono y otros materiales, y esto modifica también las características de la black mass y de los procesos posteriores. En CIC energiGUNE estudiamos precisamente esa variabilidad de la química del ánodo y el impacto de las impurezas sobre el reciclaje.

El reto será recuperar ese grafito, eliminar los contaminantes y demostrar posteriormente que mantiene unas propiedades electroquímicas suficientemente buenas como para ser reutilizado. Todo ello deberá hacerse en plena sinergia con la recuperación del resto de los componentes de la batería, evitando que unos procesos interfieran negativamente en los otros.

Y ahí tenemos una ventaja importante como centro de investigación: podemos cerrar el círculo experimental. No nos limitamos a analizar químicamente el material recuperado; podemos volver a fabricar electrodos y celdas y comprobar si realmente funcionan.

7. ¿Hasta qué punto el verdadero cuello de botella está antes del proceso químico, en operaciones como la descarga, el desmontaje, la clasificación y la separación de los diferentes componentes de la batería? ¿Qué papel pueden jugar la automatización y la robótica?

Es fundamental. A veces hablamos del reciclaje como si comenzara cuando tenemos una black mass preparada para entrar en un reactor químico, pero todo lo que ocurre antes condiciona enormemente lo que podemos hacer después.

La eficiencia de la clasificación es especialmente importante. Si mezclamos baterías LFP con NMC, o incluso distintas composiciones de NMC, modificamos directamente la química de la corriente de entrada al proceso. Lo mismo ocurre con la variabilidad en el contenido de cobre, aluminio, grafito, silicio, fósforo y otras impurezas, cuya presencia puede condicionar la eficiencia global del reciclaje. Este impacto dependerá, en gran medida, del diseño y dimensionamiento de cada planta industrial, así como del grado de integración entre las distintas etapas del proceso.

Por eso el futuro del reciclaje dependerá también de disponer de mejores sistemas de identificación, separación y caracterización.

La automatización y la robótica pueden tener un papel creciente, especialmente cuando aumenten los volúmenes. Pero probablemente el gran salto vendrá de combinar automatización con información: conocer qué batería estamos recibiendo, cuál es su química y qué proceso es el más adecuado para ella.

Cuanto mejor hagamos esa clasificación previa, más sencillo será diseñar procesos químicos eficientes y más fácil será obtener productos finales de elevada pureza.

8. Europa está introduciendo objetivos de recuperación, contenido reciclado y trazabilidad cada vez más exigentes. ¿Puede la regulación convertirse en un motor para crear una verdadera industria europea de reciclaje de baterías?

Sí, pero la regulación por sí sola no será suficiente. Puede generar demanda de materiales reciclados y establecer unos objetivos mínimos de recuperación, y eso es importante para crear mercado y dar visibilidad a las inversiones.

Pero para construir una industria europea competitiva necesitamos también procesos que funcionen económicamente. Una planta de reciclaje no será sostenible a largo plazo simplemente porque exista una obligación regulatoria. Tendrá que gestionar materias primas muy variables, operar con una elevada utilización de capacidad y obtener productos cuyo valor permita justificar CAPEX, energía, reactivos y costes operativos.

Ahí aparece otro aspecto que consideramos estratégico: la flexibilidad del proceso. Una planta construida hoy puede encontrarse dentro de diez años con una distribución de químicas muy diferente. Por eso estamos estudiando rutas que puedan adaptarse a diferentes proporciones de NMC, contaminaciones con LFP y cambios en la composición del ánodo.

Para Europa, el reciclaje puede además tener un valor que va más allá de la gestión de residuos: puede convertirse en una fuente doméstica secundaria de materiales y reducir parcialmente la dependencia de materias primas importadas.

9. A medida que aparezcan nuevas químicas —sodio-ion, estado sólido, litio-metal o litio-azufre—, ¿tendrá que reinventarse también la industria del reciclaje o podremos desarrollar procesos suficientemente flexibles para tratar diferentes tecnologías?

Creo que veremos una combinación de ambas cosas. Habrá operaciones comunes: desmontaje, separación, caracterización o determinados tratamientos mecánicos. Pero no podemos asumir que todos los procesos químicos desarrollados para las actuales baterías de ion-litio vayan a trasladarse directamente a cualquier nueva tecnología.

Y, de hecho, ya observamos el problema dentro del propio ion-litio. Una black mass puede contener diferentes NMC, contaminación con LFP, grafito, silicio, cobre, aluminio o fósforo. Esa variabilidad modifica las condiciones de lixiviación, purificación y recuperación. Si añadimos sodio-ion, estado sólido o nuevas familias de ánodos y electrolitos, la diversidad será todavía mayor.

Por eso creo que una de las competencias industriales más valiosas será desarrollar plataformas de reciclaje flexibles, capaces de adaptar las operaciones en función de la materia prima que reciben. Esto también implica que el reciclaje deberá incorporarse desde etapas más tempranas al desarrollo de nuevas baterías. No deberíamos diseñar primero una nueva química y preguntarnos veinte años después cómo reciclarla. Cada vez será más importante evaluar la reciclabilidad desde las primeras fases de desarrollo, de manera que la circularidad se convierta en un parámetro más de diseño de la batería.

10. ¿Dónde está trabajando actualmente CIC energiGUNE en reciclaje y qué avances cree que pueden tener un mayor impacto industrial durante los próximos cinco o diez años?

Nuestro posicionamiento busca cubrir diferentes etapas de la cadena. Una primera línea está relacionada con el reciclaje de scraps de fabricación. Estamos trabajando en procesos mecánicos y de separación que permitan recuperar de forma selectiva aluminio, cobre, material activo de cátodo y materiales del ánodo. También estudiamos procesos basados en solventes para separar el material activo del colector y facilitar su recuperación. Una segunda área está centrada en la black mass. Analizamos cómo afectan al proceso las diferentes químicas, proporciones de níquel, manganeso y cobalto, contaminaciones con LFP, materiales anódicos (Grafito, Si-C, …) e impurezas. El objetivo es desarrollar procesos hidrometalúrgicos suficientemente flexibles para trabajar con corrientes reales y no únicamente con muestras ideales de laboratorio.

Y una tercera línea, probablemente especialmente importante para nosotros, consiste en avanzar desde la recuperación de elementos hacia la reintegración en materiales de batería. Estamos trabajando en purificación, coprecipitación y síntesis de CAM para reducir etapas y cerrar mejor el ciclo entre reciclaje y fabricación.

Esta actividad se está trasladando además a proyectos europeos. CIC energiGUNE participa en iniciativas como METALLICO, centrada en la recuperación de metales de baterías a partir de recursos primarios y secundarios; M-BAT, dirigida a recuperar materiales battery-grade mediante tecnologías innovadoras; y SUCCESSOR, enfocada en procesos sostenibles asociados a nuevas generaciones de materiales LMFP.