1. Urte luzez esan izan dugu baterien birziklapena arazo bihurtuko zela ibilgailu elektriko asko beren bizitza baliagarriaren amaierara iristen zirenean. Birziklapenaren industria-fase berri batean sartzen ari al gara?

Bai, eta, nire ustez, funtsezkoa da ulertzea baterien birziklapena ez dela hasten ibilgailu kopuru handiak beren bizitza baliagarriaren amaierara iristen direnean bakarrik.

Dagoeneko badago zelulak fabrikatzean sortzen diren hondakinekin lotutako material-fluxu oso garrantzitsu bat. Ekoizpen-lerro batek denbora behar du errendimendu handiak lortzeko eta, bereziki, ekoizpena handitzeko hasierako faseetan (ramp-up), zehaztapenak betetzen ez dituzten materialen kantitate handiak sor daitezke. Hondakin horrek, gainera, ezaugarri oso interesgarri bat du: haren osaera nahiko ondo ezagutzen dugu eta, normalean, ez ditu jasan bateriaren erabilerarekin lotutako degradazio-mekanismoak. Horregatik, material hori berreskuratu eta ekoizpen-prozesuan berriro sartzeak balio handia ematen dio zelulen fabrikatzaileari.

Aldi berean, datozen urteetan pixkanaka handituko da bizitza baliagarriaren amaierara iritsitako baterien bolumena. Horrek esan nahi du birziklapena batez ere hondakinak kudeatzeko jardueratzat hartzen zen fase batetik baterietarako materialen hornidura-katearen parte estrategiko bihur daitekeen beste fase batera igarotzen ari garela.

Erronka oso bestelako material-fluxuak tratatzeko gai izatea izango da: alde batetik, gigafabriketatik datorren fabrikazio-hondakin nahiko homogeneoa; bestetik, kimika, fabrikatzaile, degradazio-egoera eta diseinu desberdinak dituzten bizitza-amaierako bateriak.

2. Zein dira gaur egun baterien birziklapenaren erronka nagusiak: material gehiago berreskuratzea, prozesuaren kostua murriztea ala berreskuratutako materialak zuzenean bateria berriak fabrikatzeko erabili ahal izatea?

Segur aski hirurak, baina gero eta garrantzi handiagoa ematen diogu hirugarrenari.

Historikoki, ahaleginaren zati handi bat nikela, kobaltoa, kobrea edo litioa bezalako metal baliotsuen berreskurapena ahalik eta gehien handitzera bideratu da. Horrek beharrezkoa izaten jarraituko du, baina elementu kimiko bat berreskuratzeak ez du automatikoki esan nahi material hori berriz ere bateria bat fabrikatzeko erabil daitekeenik.

Alde handia dago lehengaiak berreskuratzearen eta ekoizpen-prozesuan zuzenean berriro sartzeko moduko bateria-kalitateko materiala berreskuratzearen artean.

Baterien ekonomia zirkular baten benetako helburua izan beharko litzateke berreskuratutako materialen gero eta proportzio handiagoa fabrikazio-katean berriro sartzea, lehengai birjinen pareko prestazioekin.

CIC energiGUNEn, hain zuzen ere, trantsizio horretan ari gara lanean. Ez zaigu erauzketa-fasea bakarrik interesatzen; arazketa, ezpurutasunen kontrola eta berreskuratutako materiala elektrodoen formulazio berrietan berriro txertatzea ere lantzen ditugu. Gure planteamenduak berreskurapen hidrometalurgikoa eta ondorengo katodoaren material aktiboaren sintesia integratzea ere aurreikusten du. Horrela, tarteko urratsak murriztu eta prozesu osoaren jasangarritasuna eta errentagarritasuna hobetu daitezke.

Hori garrantzitsua da, birziklapenaren arrakasta ez bailitzateke neurtu behar berreskuratutako tonen arabera soilik, bateriaren balio-katearen barruan zenbat balio mantentzea lortzen dugun kontuan hartuta baizik.

3. LFP bezalako kimiken hedapenak birziklatu beharreko baterien fluxuaren osaera aldatzen ari da. Nola eragiten dio horrek birziklapenaren ekonomiari, nikela edo kobaltoa bezalako balio handiko materialak desagertzen direnean?

Sektorea bizitzen ari den aldaketa garrantzitsuenetako bat da.

Litio-ioizko baterien birziklapenaren ekonomia tradizionala oso lotuta egon da NMC edo NCA kimiketan dauden metal jakin batzuen balioarekin. LFPra igarotzean, nikela eta kobaltoa desagertu egiten dira eta, ondorioz, jasotzen dugun materialaren berezko balioa nabarmen jaisten da.

Horrek prozesu osoa berriro aztertzera behartzen gaitu.

Ezin dugu pentsatu nikel eta kobalto ugari dituzten baterien inguruan diseinatutako birziklapen-eredu batek berdin funtzionatuko duenik merkatuaren osaera aldatzen denean. Izan ere, gure analisian jasotako datuek alde oso nabarmenak erakusten dituzte NMC811 bateria baten eta LFP bateria baten birziklapenaren potentzial ekonomikoaren artean.

Testuinguru horretan, askoz garrantzitsuagoak bihurtzen dira prozesuaren eraginkortasuna, energia-kontsumoa, behar diren eragiketen kopurua eta orain arte agian arreta txikiagoa jaso duten osagaiak berreskuratzeko gaitasuna. LFP baterien kasuan dagoeneko nabarmena den alde hori are handiagoa izango da sodio-ioizko bateriekin. Horregatik, ikuspegi horrek eboluzionatzen jarraitu beharko du, teknologia bakoitzaren berezitasunetara egokituta, etorkizuneko baterietan ere aplikagarria izango dela bermatzeko.

Horrek, halaber, kimika desberdinetara egokitzeko moduko birziklapen malguaren beharra indartzen du. Helburua ezin da izan gaur egun nagusi den osaeraren inguruan planta bakar bat diseinatzea; izan ere, instalazio industrial baten hogei edo hogeita hamar urteko bizitzan, teknologien arteko banaketa nabarmen alda daiteke.

4. Orain arte, industriaren zati handi bat pirometalurgian eta hidrometalurgian oinarritu da. Zer ekar dezake birziklapen zuzenak (direct recycling) eta zenbateraino dago benetan prest industria-eskalara eramateko?

Kontzeptua oso erakargarria da, materiala fabrikatzean dagoeneko sortu dugun balioaren zati handiagoa gordetzea bilatzen duelako.

Ohiko prozesu batean, bateria desmuntatu egiten da masa beltza (black mass) lortzeko. Ondoren, haren osagaiak disolbatu, araztu eta banaka berreskuratzen dira, normalean gatz moduan. Gero, aitzindari horietatik abiatuta, katodoaren material aktiboa berriro sintetizatu behar da.

Birziklapen zuzenaren helburua bide horren zati bat laburtzea da, material jakin batzuk zuzenean kontserbatuz edo birsortuz.

Abantaila potentziala argia da: balio handiko egitura bat mantentzea lortzen badugu, guztiz suntsitu eta gero berreraiki beharrean, eragiketak, energia-kontsumoa eta erreaktiboen erabilera murriztu ditzakegu.

Baina erronka industriala handia da. Gauza bat da laborategian guztiz ezaguna den material batekin lan egitea, eta beste bat NMC111, 532, 622 eta 811, LFP, anodo desberdinak, aluminioa, kobrea, silizioa, fosforoa edo degradatutako materialak nahasten dituen benetako birziklapen-fluxu bat jasotzea. Heterogeneotasun hori da, hain zuzen ere, aztertzen ari garen erronka nagusietako bat. Horri gehitu behar zaio birsortzeko moduko materialak berreskuratzeko prozesuak garatzeko beharra, haien kristal-egitura bere horretan mantenduz, ezpurutasunak beste faseetara arrastatzea saihestuz eta, aldi berean, berreskurapen-errendimendu onargarriak lortuz.

Horregatik, nire ustez, ez dugu birziklapen zuzena hidrometalurgiaren berehalako ordezkotzat hartu behar, baizik eta bide berrien multzo gisa. Bereziki interesgarriak izan daitezke behar bezala karakterizatutako material-fluxuak ditugunean, adibidez fabrikazioko hondakin jakin batzuen kasuan.

5. Metalak berreskuratzea helburu zuen industria batetik zuzenean bateria berri batean erabiltzeko kalitate nahikoko materialak berreskuratzea helburu duen industria batera igarotzen ari al gara?

Bai, argi eta garbi. Eta, segur aski, hori da sektoreko kontzeptu-aldaketa garrantzitsuenetako bat.

Bateria bat balio txikiko tarteko produktu bat lortzeko soilik birziklatzen badugu, materia berreskuratzen ari gara, baina lehenago sortutako balio teknologikoaren zati handi bat galtzen dugu.

Helburua pixkanaka benetako ziklo itxi batera hurbiltzea izan behar da. Horrek esan nahi du litioa, nikela, manganesoa, kobaltoa, grafitoa eta beste osagai batzuk berriro bateria-material lehiakorrak ekoizteko behar diren zehaztapenekin berreskuratzea.

Gure kasuan, berreskurapena, arazketa eta material aktiboaren sintesia lotzen dituzten prozesuetan ari gara lanean. Adibidez, NMC materialen kasuan, berreskurapen hidrometalurgikoaren ondoren, katodoaren material aktiboaren sintesian integratutako koprezipitazio-fase bat egin daiteke, eragiketa bakoitza guztiz bereizitako fase gisa hartu beharrean. Helburua agortutako bateria batetik elektrodoetarako material aktibo berrietara iristea da, une bakoitzean merkatuak dituen beharretara egokituta.

Gero eta gehiago, egin beharko dugun galdera ez da izango «zer ehuneko berreskuratzen dugu?» soilik, baizik eta «zer produktutan bihurtzen ari gara eta zer balio du produktu horrek bateria berri baten barruan?».

6. Grafitoak bateriaren zati oso garrantzitsu bat osatzen du, baina historikoki katodoaren materialek baino askoz arreta gutxiago jaso du. Haren berreskurapena birziklapenaren hurrengo aukera handietako bat bihur al daiteke?

Baietz uste dut. Denbora luzez, arreta ekonomikoa batez ere katodoan jarri da, han zeudelako nikela edo kobaltoa bezalako balio handiko materialak.

Baina bateria batek anodorako material kantitate handia dauka eta, benetan zirkulartasuna ahalik eta gehien handitu nahi badugu, ezin dugu alde batera utzi.

Gainera, arazoa aldatzen ari da. Jada ez gara grafitoaz bakarrik ari. Silizioaren, karbonoaren eta beste material batzuen proportzio desberdinak dituzten anodoak agertzen hasi dira, eta horrek masa beltzaren ezaugarriak eta ondorengo prozesuak ere aldatzen ditu. CIC energiGUNEn, hain zuzen ere, anodoaren kimikaren aldakortasuna eta ezpurutasunek birziklapenean duten eragina aztertzen ditugu.

Erronka izango da grafitoa berreskuratzea, kutsatzaileak kentzea eta, ondoren, berrerabiltzeko behar bezain propietate elektrokimiko onak mantentzen dituela frogatzea. Hori guztia bateriaren gainerako osagaien berreskurapenarekin erabateko sinergian egin beharko da, prozesu batzuek besteei kalterik ez eragiteko.

Eta hor dugu abantaila garrantzitsu bat ikerketa-zentro gisa: ziklo esperimentala ixteko gai gara. Ez gara mugatzen berreskuratutako materiala kimikoki aztertzera; berriro elektrodoak eta zelulak fabrika ditzakegu, benetan funtzionatzen duten egiaztatzeko.

7. Zenbateraino dago benetako botila-lepoa prozesu kimikoaren aurretik, hala nola deskargan, desmuntaketan, sailkapenean eta bateriaren osagaiak bereiztean? Zer eginkizun izan dezakete automatizazioak eta robotikak?

Funtsezkoa da. Batzuetan, birziklapenaz hitz egiten dugu prozesua masa beltza erreaktore kimiko batean sartzeko prest dagoenean hasiko balitz bezala, baina aurretik gertatzen den guztiak eragin izugarria du gero egin dezakegun horretan.

Sailkapenaren eraginkortasuna bereziki garrantzitsua da. LFP bateriak NMC bateriekin nahasten baditugu, edo NMCren osaera desberdinak nahasten baditugu ere, prozesuan sartzen den material-fluxuaren kimika zuzenean aldatzen dugu. Gauza bera gertatzen da kobrearen, aluminioaren, grafitoaren, silizioaren, fosforoaren eta beste ezpurutasun batzuen kantitateen aldakortasunarekin, haien presentziak birziklapenaren eraginkortasun orokorra baldintza baitezake. Eragin hori, neurri handi batean, planta industrial bakoitzaren diseinuaren eta tamainaren araberakoa izango da, baita prozesuaren faseen arteko integrazio-mailaren araberakoa ere.

Horregatik, birziklapenaren etorkizuna identifikazio-, bereizketa- eta karakterizazio-sistema hobeak izatearen mende ere egongo da.

Automatizazioak eta robotikak gero eta eginkizun handiagoa izan dezakete, bereziki bolumenak handitzen direnean. Baina, segur aski, jauzi handiena automatizazioa eta informazioa uztartzetik etorriko da: zer bateria jasotzen ari garen, zer kimika duen eta harentzat zein prozesu den egokiena jakitetik.

Zenbat eta hobeto egin aurretiazko sailkapen hori, orduan eta errazagoa izango da prozesu kimiko eraginkorrak diseinatzea eta purutasun handiko azken produktuak lortzea.

8. Europa gero eta helburu zorrotzagoak ezartzen ari da berreskurapenari, material birziklatuaren edukiari eta trazabilitateari dagokienez. Araudia benetako baterien birziklapen-industria europar bat sortzeko eragile izan al daiteke?

Bai, baina araudia bakarrik ez da nahikoa izango. Material birziklatuen eskaria sor dezake eta gutxieneko berreskurapen-helburuak ezarri; hori garrantzitsua da merkatua sortzeko eta inbertsioei aurreikusgarritasuna emateko.

Baina Europan industria lehiakor bat eraikitzeko, ekonomikoki bideragarriak diren prozesuak ere behar ditugu. Birziklapen-planta bat ez da epe luzera jasangarria izango arauzko betebehar bat dagoelako soilik. Oso aldakorrak diren lehengaiak kudeatu, gaitasunaren erabilera-maila handiarekin jardun eta kapital-inbertsioak (CAPEX), energia, erreaktiboak eta ustiapen-kostuak justifikatzeko adinako balioa duten produktuak lortu beharko ditu.

Hor agertzen da estrategikotzat jotzen dugun beste alderdi bat: prozesuaren malgutasuna. Gaur eraikitako planta batek hamar urte barru bateria-kimiken banaketa oso desberdina aurki dezake. Horregatik, NMCren proportzio desberdinetara, LFP bidezko kutsadurara eta anodoaren osaerako aldaketetara egokitu daitezkeen prozesuak aztertzen ari gara.

Europarentzat, gainera, birziklapenak hondakinen kudeaketatik haragoko balioa izan dezake: materialen bigarren mailako barne-hornidura bihur daiteke, eta inportatutako lehengaiekiko mendekotasuna neurri batean murriztu.

9. Kimika berriak agertu ahala —sodio-ioizko bateriak, egoera solidokoak, litio-metalezkoak edo litio-sufrezkoak—, birziklapen-industriak ere bere burua berrasmatu beharko du, ala teknologia desberdinak tratatzeko prozesu nahikoa malguak garatu ahal izango ditugu?

Nire ustez, bi joeren arteko konbinazioa ikusiko dugu. Eragiketa batzuk komunak izango dira: desmuntaketa, bereizketa, karakterizazioa edo tratamendu mekaniko jakin batzuk. Baina ezin dugu ziurtzat jo gaur egungo litio-ioizko baterietarako garatutako prozesu kimiko guztiak zuzenean beste edozein teknologiatara eraman ahal izango direnik.

Izan ere, arazo hori litio-ioizko baterien barruan bertan ikusten dugu dagoeneko. Masa beltzak NMC osaera desberdinak, LFP bidezko kutsadura, grafitoa, silizioa, kobrea, aluminioa edo fosforoa izan ditzake. Aldakortasun horrek lixibiazioaren, arazketaren eta berreskurapenaren baldintzak aldatzen ditu. Sodio-ioia, egoera solidoko bateriak edo anodoen eta elektrolitoen familia berriak gehitzen baditugu, aniztasuna are handiagoa izango da.

Horregatik, nire ustez, gaitasun industrial baliotsuenetako bat birziklapen-plataforma malguak garatzea izango da, jasotzen duten lehengaiaren arabera eragiketak egokitzeko gai izango direnak. Horrek esan nahi du, halaber, birziklapena bateria berrien garapenaren fase goiztiarragoetatik kontuan hartu behar dela. Ez genuke lehenik kimika berri bat diseinatu eta hogei urte geroago nola birziklatu galdetu behar. Gero eta garrantzitsuagoa izango da birziklagarritasuna garapenaren lehen faseetatik ebaluatzea, zirkulartasuna bateriaren diseinuko beste parametro bat izan dadin.

10. Zertan ari da lanean CIC energiGUNE gaur egun birziklapenaren arloan, eta zure ustez zer aurrerapenek izan dezakete eragin industrial handiena datozen bost edo hamar urteetan?

Gure planteamenduak katearen hainbat etapa hartzea du helburu. Lehen lan-ildo bat fabrikazio-hondakinen birziklapenarekin lotuta dago. Aluminioa, kobrea, katodoaren material aktiboa eta anodoaren materialak modu selektiboan berreskuratzeko aukera emango duten prozesu mekanikoak eta bereizketa-prozesuak garatzen ari gara. Disolbatzaileetan oinarritutako prozesuak ere aztertzen ditugu, material aktiboa korronte-kolektoretik bereizteko eta haren berreskurapena errazteko. Bigarren arlo bat masa beltzean oinarritzen da. Kimika desberdinek, nikelaren, manganesoaren eta kobaltoaren proportzioek, LFP bidezko kutsadurak, anodo-materialek (grafitoa, Si-C eta beste batzuk) eta ezpurutasunek prozesuan nola eragiten duten aztertzen dugu. Helburua benetako material-fluxuekin lan egiteko bezain malguak diren prozesu hidrometalurgikoak garatzea da, eta ez laborategiko lagin idealekin bakarrik lan egiteko modukoak.

Hirugarren lan-ildo bat, guretzat bereziki garrantzitsua segur aski, elementuak berreskuratze hutsetik bateria-materialetan berriro txertatzera igarotzea da. Arazketan, koprezipitazioan eta katodoaren material aktiboaren (CAM) sintesian ari gara lanean, urratsak murrizteko eta birziklapenaren eta fabrikazioaren arteko zikloa hobeto ixteko.

Jarduera hori Europako proiektuetara ere eramaten ari gara. CIC energiGUNEk hainbat ekimenetan parte hartzen du: METALLICO, lehen eta bigarren mailako baliabideetatik baterietarako metalak berreskuratzea helburu duena; M-BAT, teknologia berritzaileen bidez bateria-kalitateko materialak berreskuratzera bideratua; eta SUCCESSOR, LMFP materialen belaunaldi berriekin lotutako prozesu jasangarrietan oinarritua.