La demanda de baterías de iones de litio sigue creciendo en sectores como los vehículos eléctricos, el almacenamiento estacionario de energía y la electrónica de consumo. En su informe de mercado, "Li-ion Battery Recycling Market 2023-2043", IDTechEx estima que en 2023 la demanda total de baterías de iones de litio fue de 750+ GWh en todos estos sectores, que aumentará a casi 10 TWh en 2043. Sin embargo, es posible que hacia finales de la década se produzcan restricciones en el suministro de materias primas críticas (CRM) para las baterías de iones de litio. Esto hará que el reciclado de baterías de iones de litio desempeñe un papel cada vez más importante en la industria del ión-litio.

Los fabricantes de baterías y los OEM de automoción tratarán de retener estas CRM dentro de sus cadenas de suministro para ayudar a satisfacer la demanda de nuevas baterías de Li-ion, mientras que los reguladores tratarán de retener las materias primas críticas y estratégicas (SRM) dentro de las fronteras de su región para minimizar la dependencia del suministro de otros países.

Ley de Materias Primas Críticas de la UE
El 13 de noviembre de 2023, el Parlamento de la Unión Europea (UE) alcanzó un acuerdo sobre la Ley de Materias Primas Críticas (CRMA), pero ahora el Consejo debe aprobar formalmente esta nueva normativa antes de su publicación en el Diario Oficial de la UE. El objetivo de esta Ley es mantener las CRM dentro de la UE y "proteger a la Unión del creciente desfase entre la oferta y la demanda a escala mundial". Esto será importante no sólo para el mercado de las baterías de iones de litio, sino también para otros sectores, como la seguridad, la defensa, la agricultura, la sanidad y la construcción.

El documento que recoge estos acuerdos, titulado "Marco para garantizar un suministro seguro y sostenible de materias primas críticas", detalla 34 materias primas críticas y 17 materias primas estratégicas. Las materias primas críticas se definen como aquellas de gran importancia para la economía de la UE y sujetas a altos niveles de riesgo de suministro. Las materias primas estratégicas son las de alto rendimiento económico, se utilizan en tecnologías sustentadas por aplicaciones ecológicas, digitales, de defensa o aeroespaciales, y están potencialmente sujetas a futuros riesgos de suministro. Los materiales más relevantes para el mercado de las baterías de iones de litio que se incluyen tanto en la lista de CRM como en la de SRM son el litio, el manganeso, el grafito natural y el níquel, mientras que el cobalto figura como CRM y el cobre como SRM.

Para mantener estos materiales dentro de la UE, el Parlamento acordó varios objetivos que deben alcanzarse antes de 2030 para reducir la dependencia de terceros países. En primer lugar, no más del 65% del suministro de la UE de cada MER debe proceder de un único tercer país, con la esperanza de reducir la dependencia de la UE de China y diversificar su suministro de MER. En segundo lugar, al menos el 10% del consumo anual de materias primas estratégicas de la UE debe proceder de la extracción de la UE. En tercer lugar, al menos el 40% del consumo anual de materias primas estratégicas de la UE debería transformarse en la UE. Por último, y potencialmente lo más ambicioso, "la capacidad de reciclado de la Unión debería ser capaz de producir al menos +10% de volumen de capacidad de reciclado basado en la línea de base 2020-2022 para cada materia prima estratégica para al menos recoger, clasificar y procesar el 45% de cada materia prima estratégica contenida en los residuos de la Unión teniendo en cuenta la viabilidad técnica y económica".

La redacción de esta declaración puede resultar confusa, ya que no estipula explícitamente si las pilas recogidas deben procesarse o reciclarse. Por ejemplo, si una batería de iones de litio tuviera que reciclarse "completamente", podría considerarse la producción de nuevo material activo de cátodo (CAM) a partir de un proceso hidrometalúrgico, que podría utilizarse en nuevas baterías. En cambio, si una batería de iones de litio tuviera que ser "procesada", esto sólo implicaría la producción de masa negra mediante procesamiento mecánico. Esta masa negra requeriría un mayor refinamiento para convertirla en sales metálicas aptas para baterías antes de seguir procesándola para producir CAM. Podría decirse que este paso adicional de reciclado tendría lugar fuera de las fronteras de la UE, pero mientras el 45% de los MER se hayan "procesado" en la UE, podría decirse que se cumple esta afirmación. Por lo tanto, se necesita una terminología más clara y explícita para garantizar que estos MER se conservan dentro de la UE en el punto final de un proceso de reciclado determinado, lo que garantiza el rendimiento de los materiales utilizables en las pilas nuevas.

Comparación con los objetivos del Reglamento comunitario sobre baterías
Es importante considerar cómo se compara esto con el Reglamento de la UE sobre baterías, que entró en vigor en agosto de 2023. Este reglamento detalla la tasa de recogida y los objetivos de eficiencia de reciclaje para las baterías de ión-litio.

Objetivos de reciclado del Reglamento sobre baterías de la UE. Fuente: IDTechEx

Para 2026, la eficiencia de reciclado de las baterías de ión-litio debería ser de al menos el 65%, y para 2031, de al menos el 70%; estos objetivos son superiores al objetivo de reciclado del 45% del CRMA. Los objetivos de tasa de recogida para medios de transporte ligeros (TML) y baterías portátiles (que contendrían varios MER) en 2028 y 2027, respectivamente, son superiores (51% y 63% respectivamente) al objetivo del 45% de la CRMA para 2030. Por lo tanto, suponiendo que se cumplan los objetivos del Reglamento sobre baterías de la UE, los recicladores de baterías de ión-litio ayudarán a contribuir al objetivo inferior de la Unión de recoger, clasificar y procesar el 45% de cada MER. En cualquier caso, sigue siendo un objetivo ambicioso en general, ya que estos MER se utilizan también en sectores más amplios, lo que crea una dependencia de otras industrias cuyos productos utilizan estos MER para alcanzar estas tasas de recogida y eficiencias de reciclado.

Llamamiento a mejorar el diseño de los productos para mejorar la circularidad

El acuerdo de la Unión también aborda que "las tasas de reciclaje y reutilización de la mayoría de las materias primas críticas son bajas, entre otras cosas debido a la falta de consideración de la reciclabilidad en la fase de diseño de los productos". En última instancia, esto está frenando la posible circularidad de estos materiales dentro de las cadenas de suministro, por lo que en la próxima década podrían verse mejoras en el diseño de las baterías de los vehículos eléctricos que permitan procedimientos de desmontaje más sencillos y rápidos. Esto ayudaría a mejorar la reciclabilidad de las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos.

Las mejoras en el diseño de las baterías de los VE, como la adopción de diseños de celda a paquete, eliminarían la existencia de un módulo y las conexiones relacionadas, permitiendo así a los recicladores y reutilizadores de segunda vida acceder a las celdas para su procesamiento de forma más rápida, segura y económica (aunque los diseños de celda a paquete plantean problemas con un mayor uso de adhesivos estructurales). Históricamente, los fabricantes de baterías y los fabricantes de equipos originales se han centrado en el diseño de baterías para vehículos eléctricos con el fin de mejorar el rendimiento, la seguridad y la vida útil. Sin embargo, estas declaraciones de la Unión pueden llevar a los fabricantes a empezar a diseñar sus baterías teniendo más en cuenta la facilidad de procesamiento al final de la vida útil. En última instancia, es posible que haya que introducir beneficios por diseñar baterías nuevas con mejores capacidades de procesamiento al final de su vida útil, o penalizaciones por no hacerlo, para que estas medidas se lleven a cabo.

Perspectivas futuras de las materias primas críticas y estratégicas
La CRMA es vital para que la UE conserve sus materias primas críticas y estratégicas dentro de sus fronteras y reduzca su dependencia del suministro de estas materias procedentes de terceros países. Se han acordado varios objetivos para 2030, pero el Consejo debe aprobarlos formalmente antes de publicarlos en el Diario Oficial de la UE. El objetivo para 2030 de "recoger, clasificar y procesar al menos el 45% de cada MER contenido en los residuos de la Unión" es posiblemente ambicioso. Aunque el Reglamento de la UE sobre baterías impone objetivos más ambiciosos para la recogida y el reciclado de determinadas baterías de iones de litio antes de 2030, otras industrias que utilizan MER también tendrán que garantizar que sus sistemas de recogida y procesos de reciclado puedan ayudar a cumplir este objetivo. Al menos en el mercado de las baterías de iones de litio, la presión para conservar los materiales críticos dentro de las fronteras o la cadena de suministro de una región no sólo procede de una perspectiva reguladora, ya que los fabricantes y los OEM también son conscientes de la importancia del reciclaje, especialmente porque se espera que la demanda siga creciendo rápidamente en las próximas décadas.

En última instancia, todas las partes interesadas de la cadena de valor desempeñarán un papel importante en la consecución de estos objetivos en la UE. Por ejemplo, a los fabricantes de baterías y a los fabricantes de equipos originales de automoción les convendría diseñar sus baterías de iones de litio teniendo en cuenta una mayor circularidad, por ejemplo, mediante diseños simplificados que reduzcan el número de conexiones en un paquete de baterías para vehículos eléctricos. Esto mejorará la eficiencia del reciclado, al tiempo que reducirá potencialmente los costes relacionados con los fabricantes y los OEM que vuelven a obtener sus materias primas críticas o estratégicas de los recicladores de baterías de iones de litio.

Autor: Conrad Nichols, analista tecnológico de IDTechEx