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Un experto en baterías explica qué pasará en el futuro con los autos eléctricos

Publicado 16 Ago 2021
Un experto en baterías explica qué pasará en el futuro con los autos eléctricos

¬ŅLas bater√≠as de ion litio de los autos el√©ctricos se podr√°n reciclar completamente o en el futuro generar√°n desechos contaminantes? 

Arnaldo VISINTIN es Doctor en Ciencias Químicas y especialista en baterías de litio, y lo explica.
 
Las baterías de Litio o ion litio son las más comunes en el mundo, no sólo en los autos eléctricos, sino en nuestros teléfonos móviles y nuestras computadoras personales. El mundo del auto va hacia lo eléctrico. Esa es una realidad. Y las baterías de Ion Litio ya se están acercando al rendimiento en autonomía de los motores a combustión interna, pero con un costo mucho menor comparado con el del combustible derivado del petróleo equivalente para recorrer el mismo trayecto. Esas son certezas, ineludibles, inexorables e innegables.

El Dr. en Ciencias Qu√≠micas, Arnaldo VISINTIN es una de las personas con mayor conocimiento de bater√≠as que tenemos en Argentina. Investigador Superior del CONICET y profesor titular en la Universidad Nacional de La Plata, hace d√©cadas ha tomado el almacenamiento de energ√≠a a trav√©s del Litio, con una intensidad solo comparable con una pasi√≥n.  

Por consejo del Dr. en Física Juan Carlos BOLCICH, entrevistado por Infobae en San Carlos de Bariloche para profundizar acerca de la tecnología de los autos a Hidrógeno, es a quién consultamos para tratar de comprender todo lo que deriva de la nueva movilidad de autos eléctricos en el mundo. Y el punto de partida es la batería de iones de Litio.

El Dr. en Ciencias Químicas, Arnaldo VISINTI, recibió a Infobae para explicar todo lo que hay que saber del mundo de las baterías que alimentan a los autos eléctricos.
Comienza así su introducción al mundo de las baterías que impulsan a los autos eléctricos:
"El Litio es presente, pero me permito decir que el Hidr√≥geno puede ser presente tambi√©n. De hecho, creo que casi van de la mano. Porque el Hidr√≥geno, para tener densidades altas de potencia, necesita de bater√≠as. O sea que la combinaci√≥n de ambas, Hidr√≥geno y bater√≠as, ya es una realidad", 

"El Litio se utiliza en distintos modos para hacer electrodos para bater√≠as, Hidr√≥xido de Litio y Carbonato de Litio. √Čste √ļltimo es el que se usa, por ejemplo, en las bater√≠as de los tel√©fonos celulares y en la mayor√≠a de los autos el√©ctricos. Hoy, una tonelada de carbonato de Litio, tiene un costo cercano a los 6.000 d√≥lares, pero la proyecci√≥n es que no supere los 10.000 d√≥lares para los pr√≥ximos 20 a√Īos, incluso ante el crecimiento de la demanda que ha tenido en los √ļltimos dos a√Īos".

El Mirai, el modelo que Toyota eligió para desarrollar la tecnología de baterías e Hidrógeno combinadas

"El Hidr√≥geno, en cambio, est√° todav√≠a un poco caro para el uso que se le quiere dar, y por eso necesita las bater√≠as. Para tener como referencia, 1 Kg de Hidr√≥geno cuesta en este momento 5 euros, y deber√≠a bajar entre 2 a 3 euros para que sea competitivo con el petr√≥leo. Sepamos que, con 1 Kg de Hidr√≥geno combinado con aire, se puede hacer funcionar un motor de combusti√≥n interna por inyecci√≥n directa hasta 100 kil√≥metros. De todos modos, el escenario es favorable a esa necesidad de bajar el costo, y hoy se cree que en unos cinco a√Īos pueda costar esos 2 euros. Entonces ser√≠a mucho m√°s eficiente, aunque de todos modos deber√≠amos pensar que un motor a Hidr√≥geno solo emite vapor de agua y no gases de CO2, lo que ya es una ventaja en s√≠ misma. Incluso a un costo similar, uno es cero contaminantes y el otro no".
 
 
Pero el tal√≥n de Aquiles del Hidr√≥geno es que es muy liviano. En la densidad energ√©tica por peso es el mejor combustible, pero volum√©tricamente es muy bajo, entonces hay que buscar alternativas para poder usarlo. 

 Una es comprimirlo a 5 atm√≥sferas, algo dif√≠cil y costoso. La otra, una idea del Dr. Juan Carlos BOLCICH, es mezclarlo con Gas Natural, con lo que se le mejora el valor energ√©tico al gas y se reduce parte de la emisi√≥n de CO2. 

"Eso es algo que se puede aplicar ahora mismo, pero sólo reduce la contaminación del gas de origen fósil, no la elimina, que es lo que busca el mundo."

Los autos eléctricos usan baterías de Litio con Cobalto, que es contaminante y debería ser reemplazado

¬ŅC√≥mo est√° compuesta una bater√≠a de Litio?
"Una batería de Litio está compuesta de Litio, Níquel, Cobalto, Manganeso y Oxígeno (LiNiCoMnO2), y la sigla es NCM. Esas son prácticamente todas las baterías que se usan en los autos eléctricos. El Cobalto se usa para una parte, el cátodo, el Litio para otra, el ánodo, y el resto de una celda de una batería de Li-ion es el electrolito. El Litio utilizado es apenas menor del 5% de una celda, el Cobalto otro tanto".

"Pero para ser un poco m√°s profundos en la explicaci√≥n, digamos que las bater√≠as de Litio tienen una gama de composiciones. Las primeras que surgieron en el a√Īo 91, por John BANNISTER GOODNOUGH en la Univeridad de Texas eran de compuestos de √≥xidos de Cobalto. El Cobalto es costoso y es contaminante. Esa primera bater√≠a de Li-ion fue copiada por Sony en Jap√≥n, muy poco tiempo despu√©s de su descubrimiento, lo que gener√≥ que la mayor√≠a de las bater√≠as actuales tengan Cobalto. Por ejemplo, nuestros celulares, tienen bater√≠as con Cobalto. Eso habr√≠a que reciclarlo, porque, aunque en menor proporci√≥n que el mercurio en las pilas primarias, o por el Plomo en los acumuladores de plomo acido, igualmente es cancer√≠geno. Entonces no es conveniente para una producci√≥n masiva".

"Al mismo tiempo, el Cobalto se encuentra en muy pocos lugares, por lo tanto es m√°s costoso. El principal productor de Cobalto del mundo es la Rep√ļblica Democr√°tica del Congo, donde la extracci√≥n del cobalto genera otros problemas, de tipo sociales, como la explotaci√≥n de poblaciones muy pobres y especialmente de ni√Īos y j√≥venes menores de edad para su recolecci√≥n. La mitad de la producci√≥n de cobalto del mundo la hace China, que es el principal productor de bater√≠as del mundo. Entonces usar Cobalto tiene tres puntos complicados. Econ√≥mico, social y de salud".

¬ŅY es posible hacer bater√≠as de Litio que no tengan Cobalto?
Elon Musk ha anunciado que Tesla fabricar√° sus propias bater√≠as sin cobalto, o con cobalto que no se produzca de la Rep√ļblica del Congo, por los problemas sociales que ello trae a esa poblaci√≥n

¬ŅPor qu√© entonces, aunque no contaminen el medio ambiente, al ser perjudiciales para el ser humano, usarlo en las bater√≠as, no es cambiar un da√Īo por otro?
 
"Hay muchas alternativas de usar aleaciones que no tienen Cobalto. Por ejemplo, la fábrica de baterías que se está haciendo en La Plata de Y-Tec, la empresa energética de gestión conjunta entre YPF, el CONICET y la Universidad Nacional de La Plata, utilizará el compuesto actico en el cátodo: fosfato de Hierro Litio (LFP), que no es contaminante. Entonces, si no se usara Cobalto, las baterías del futuro no serían contaminantes. El problema del fosfato de Hierro Litio es que tiene una densidad energética un poco menor que el Cobalto, de voltaje de 3,6 voltios, mientas que las de cobalto tienen más potencia, cercana a 5 voltios. Por eso es que se usa el Cobalto actualmente, aunque son más peligrosas, y hay que tenerlas permanentemente controladas para que no se sobrecarguen y no se prendan fuego por el solvente".

Bosch y Porsche han iniciado un proyecto conjunto para desarrollar baterías sin cobalto.

¬ŅY cu√°nto tiempo tiene la ciencia para cambiar las bater√≠as actuales por unas que no sean contaminantes y as√≠ evitar que esos desechos terminen contaminando?
"Ok. Vamos a hablar entonces de la vida √ļtil de una bater√≠a de las actuales, las que tienen Cobalto. Depende de c√≥mo se construyen tambi√©n pero, por ejemplo, Tesla te da una bater√≠a de 60 Kw con una garant√≠a de ocho a√Īos, y despu√©s de ese tiempo, que es cuando la bater√≠a tiene menos del 80% de su capacidad inicial, hay que cambiarla a un costo de 5.000 d√≥lares"

¬ŅY qu√© se hace con esas bater√≠as cuando hay que reemplazarlas?

Una de las utilidades es como fuente UPS, como almacenador de energ√≠a el√©ctrica para casas que tengan paneles solares, por ejemplo, durante al menos un par de a√Īos m√°s. Ese ser√≠a el ciclo de las bater√≠as despu√©s de haberlas sacado de un auto el√©ctrico. Entonces s√≠, habr√≠a que reciclarlas. Y ah√≠ hay un tema por resolver. Si tienen cobalto, se reciclan porque el Cobalto sirve, pero si no tienen Cobalto, es m√°s complicado, porque el reciclado de una bater√≠a es muy costoso. Por esa raz√≥n no hay tantas plantas de reciclado, porque no son metales preciosos que uno pueda recuperar. Se podr√≠a recuperar el Litio, que m√°s o menos en la bater√≠a de un auto son unos 30 Kg de carbonato de Litio, y ya dijimos que la tonelada no es tan costosa como para que recuperarlo sea tan importante. Ser√≠a bueno recuperarlo para no perderlo, pero no rinde econ√≥micamente.

Las Salinas Grandes, en Jujuy, es uno de los yacimientos de Litio m√°s grandes del mundo

Pero el Litio es un recurso natural finito.
¬ŅHay una idea de cu√°nto Litio hay en el mundo y hacer una comparaci√≥n con la cantidad de Litio que se va a necesitar para un mundo de bater√≠as que use ese mineral? 

El Hidrógeno es infinito, el viento y el sol, aunque intermitentes, nunca dejarán de existir, también lo son.

"Bueno, esta es una gran discusi√≥n, y yo te voy a dar mi punto de vista. Si, el Litio es un recurso natural finito, pero es un recurso natural presente. Y yo creo que las cosas presentes y las oportunidades, hay que aprovecharlas. As√≠ como se dice que el tren pasa una vez y hay que subirse cuando pasa. Yo no s√© si el d√≠a de ma√Īana habr√° otras bater√≠as, con otras composiciones, como las bater√≠as de Sodio, y magnesio que no tiene las mismas propiedades que el Litio, pero en el futuro qui√©n dice que no lo reemplace".

 ¬ŅY entonces qu√© hacemos con el Litio que hay, y que es abundante??.

"En el mundo hay bastante Litio. Lo mismo que el petr√≥leo, y cu√°nto hace que escuchamos que el petr√≥leo se acaba y sin embargo sigue habiendo. Hoy, con las reservas de Litio, y que siempre aparecen nuevas, se calcula que alcanza para 60 a√Īos. Pero esos 60 a√Īos ser√≠an en caso que todos los autos del mundo fueran el√©ctricos hoy mismo, y eso no va a ocurrir por mucho tiempo, o quiz√°s nunca.

Porque va a haber combinaciones de movilidad, entre eléctricos e Hidrógeno, y eso va a extender muchísimo más ese tiempo, sin contar las nuevas fuentes de Litio que vayan apareciendo, así como siguen apareciendo pozos de petróleo permanentemente en todo el mundo. Entonces yo me la juego y digo, utilicemos el Litio que tenemos ahora".

Mucha gente piensa que el d√≠a que tantos miles de dispositivos como los tel√©fonos, las computadoras, y ahora los autos, agoten la vida de sus bater√≠as, el planeta estar√° lleno de desechos de bater√≠as. 

¬ŅQu√© se le responde a esa idea?
  
"El reciclado es algo que habrá que hacer, pero eso no es algo urgente, a mí entender. Y la razón está en que, en este período de transición, la cantidad de baterías no es muy grande. Tengamos en cuenta que las baterías de Li-ion se utilizan hasta que bajan del 80% de su capacidad de carga, como dijimos anteriormente, y eso es mucho tiempo".
 
"Entonces reci√©n de unos diez a√Īos llegar√° el momento de desecharlas. Si tienen Cobalto hay que reciclarlas s√≠ o s√≠, sino lo tienen, se pueden simplemente desechar y no habr√° contaminaci√≥n. Pero lo ideal ser√≠a reciclar, aunque no convenga econ√≥micamente. En ning√ļn balance econ√≥mico est√° el medio ambiente, pero es importante hacerlo de todos modos. Quiz√°s, aunque no es lo ideal, habr√≠a que sumarle al costo propio de la bater√≠a, el costo del reciclado. No conviene, porque encarecer√° esas bater√≠as, pero ser√≠a una forma de compensar el gasto que insuma su reutilizaci√≥n".
 
 
El piso de un auto eléctrico es la totalidad de las baterías que le permiten funcionar
¬ŅY podremos con nuestras redes el√©ctricas, soportar el consumo actual, m√°s el consumo de los autos el√©ctricos, y producir hidr√≥geno con electrolizadores, que tambi√©n necesitan electricidad?
 
"La idea no es quemar combustible para producir Hidrógeno o cargar baterías. Esa es la parte que tendrá que ocurrir en la transición, pero la idea es que se reemplacen con energías alternativas como la energía solar o la energía eólica. La energía hidroeléctrica ya está en un límite, ya no hay recursos, no hay espacio en el mundo para generar nuevas represas, que además son muy costosas, pero hoy siguen siendo la alternativa para producir Hidrógeno y cargar baterías para los automóviles a través de la red eléctrica mundial. La otra opción es la energía nuclear, pero es muy discutida".

"Por m√°s que est√©n en pleno auge, van a pasar varios a√Īos hasta que un 70 u 80% del parque de autos del mundo sea el√©ctrico, y ese es el margen de tiempo que tenemos para que se desarrollen esas energ√≠as alternativas como la e√≥lica y la solar. Tienen que hacerlo, porque si eso no ocurre, vamos a estar contaminando menos con los autos, pero m√°s con los generadores de energ√≠a el√©ctrica. Una especie de contradicci√≥n. Por eso yo digo que esta tecnolog√≠a no viene sola, viene con el Hidr√≥geno. El Hidr√≥geno verde, que viene por la electr√≥lisis del agua, y que est√° distribuido en todo el mundo".

Las baterías de Litio sólido son el próximo paso, pero todavía son muy costosas y por eso no se pueden trasladar a los autos particulares
 
Las baterías de Litio sólido son el próximo paso, pero todavía son muy costosas y por eso no se pueden trasladar a los autos particulares

¬ŅY qu√© son las bater√≠as de Litio s√≥lido y las de Litio azufre?
Bueno, esas son el próximo paso. Las baterías de Litio sólido son menos peligrosas, la densidad de energía es muy similar a las actuales y un poco superior, pero son seguras, porque son sólidas y no hay riesgo de explosiones. Y van a usar, el hidróxido de Litio y no el carbonato de Litio actual, que es otra cosa. Pero las baterías de Litio sólido todavía son muy costosas.

La otra opción es, creo yo, el futuro de las baterías, las de Litio Azufre o sulfuro de Litio, que es la que estamos estudiando en diversas universidades en Argentina como ser la UNLP, la UNC, UBA y la UNJu, porque tiene un cátodo que es azufre, liviano y muy barato, comparado con los que hablábamos antes, de Níquel Cobalto o Níquel Manganeso, o el mismo fosfato de Hierro Litio. Pero tiene el problema que se disuelve el cátodo, y eso es algo que todavía nadie lo resolvió en el mundo. El que lo resuelva y ponga una fábrica de Litio Azufre, va a tomar la delantera a nivel mundial.

¬ŅY por qu√© digo que es el futuro? 
Simplemente porque tiene tres veces más densidad de energía que la de iones de Litio actuales, y serán mucho más baratas?.

Las baterías de Litio sólido podrían pasar a formar parte de la carrocería de un auto, por lo tanto tener más superficie y con ello, más autonomía

Las preguntas son las que nos hacemos todos. El mundo est√° yendo en direcci√≥n a la movilidad el√©ctrica, pero, aunque demande 15 o 20 a√Īos el cambio, si no se cambia el modo fabricar las bater√≠as de Litio, hay dos factores que les ponen un freno a futuro. Los posibles contaminantes de los desechos, y la reserva de Litio y Cobalto del mundo. Si el Litio tiene para 60 u incluso 80 a√Īos, todav√≠a hay mucho tiempo, pero un estudio realizado por el Massachusetts Institute of Technology (MIT) a finales de 2019, indicaba que las reservas de Cobalto comercialmente viable detectadas en todo el planeta, son suficientes para abastecer la demanda del mercado de los veh√≠culos el√©ctricos solo hasta 2030.

Y una vez más queda en la cabeza una pregunta recurrente. Si no es el hidrógeno verde, obtenido de recursos naturales infinitos, aunque intermitentes como el viento y el sol, e incapaz de generar contaminación alguna, el verdadero camino que termine siendo el futuro permanente de la movilidad del planeta.

¬ŅSon los autos el√©ctricos el futuro o s√≥lo ser√°n los autos de este siglo, as√≠ como fueron los de combustible f√≥sil los autos del siglo pasado?

Fuente: ALADDA
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