El Auge de las Baterías Usadas: Una Solución de Vehículos Eléctricos de Miles de Millones de Dólares

La adopción de vehículos eléctricos (EVs) está creciendo rápidamente, con sus ventas globales aumentando un 25% para alcanzar 17.1 millones en 2024, impulsadas por incentivos gubernamentales y esfuerzos de descarbonización.

Se proyecta que el mercado de EVs experimente una tasa de crecimiento anual constante del 6,95% durante los próximos cuatro años, alcanzando un volumen de más de $1 billón. Los ingresos del mercado, por su parte, se espera que lleguen a $828.6 mil millones a nivel mundial.

Más importante aún, se espera que los EVs desempeñen un papel clave para lograr el ambicioso objetivo de cero emisiones para 2050. Sin embargo, para ello, los fabricantes de EV deben reducir el costo de sus vehículos, ya que aunque las ventas de EV están aumentando, su ritmo de crecimiento se ha desacelerado. Sin mencionar que los EV también tienen un impacto ambiental negativo.

La producción de vehículos eléctricos es un proceso intensivo en recursos, requiriendo en promedio seis veces los insumos de minerales críticos como litio, cobalto, cobre, níquel, manganeso y grafito que los vehículos de motor de combustión interna, lo que eleva la huella ambiental de los EVs un 50 % más que la de los ICEVs durante la producción.

Reciclar estas baterías puede cambiar realmente las reglas del juego. Puede ayudar a reducir la huella de carbono al disminuir el costo de la electricidad, la necesidad de extraer materias primas para fabricar nuevas baterías y los residuos, al prolongar la vida útil de las baterías existentes y, a su vez, abaratar los EVs.

Otra forma de mejorar la eficiencia de estas baterías y reducir su impacto es reutilizándolas. Reutilizar una batería de EV puede darle una segunda vida, maximizando el valor de las baterías y aumentando su expectativa de vida.

Los investigadores y estudios más recientes encuentran que el reciclaje y la reutilización ofrecen grandes ventajas y solo van a crecer a partir de ahora.

Reciclaje de Baterías de EV

Nueva investigación^1, que es el primer análisis de ciclo de vida conocido del reciclaje de baterías de ion de litio (LIB) basado en datos de una instalación de reciclaje a escala industrial, ha encontrado que el reciclaje brinda importantes beneficios ambientales.

Desde el uso de agua y el consumo de energía hasta las emisiones de gases de efecto invernadero, todo se reduce de manera significativa cuando las baterías se reciclan en lugar de extraer metales vírgenes para producir nuevas LIB.

La producción de LIB ha experimentado un crecimiento exponencial debido al aumento de la electrificación de vehículos y a la generación intermitente de energía renovable. El uso de LIB ha trascendido ampliamente los dispositivos electrónicos de consumo. Además, estos otros casos de uso están creciendo a un ritmo sólido.

Se espera que el sector de EV, en particular, domine el crecimiento de las LIB para 2030, representando hasta el 82 % de la producción total global estimada de LIB.

Sin embargo, aunque la demanda de baterías de ion de litio está creciendo rápidamente, los materiales críticos necesarios para las principales químicas de baterías de litio son de suministro limitado. Se espera que enfrenten un déficit importante en su equilibrio global de oferta y demanda antes de que termine esta década. Además, la extracción de estos materiales ha agravado preocupaciones económicas, ambientales, de derechos humanos y de seguridad nacional.

No solo la extracción de estos materiales críticos, sino también la disposición inadecuada de LIB al final de su vida está dañando los ecosistemas naturales y humanos.

Aquí es donde el reciclaje de materiales críticos en LIB al final de su vida puede ser de gran ayuda para disminuir las crecientes preocupaciones medioambientales. Esto también es esencial para la sostenibilidad a largo plazo del transporte electrificado, ya que el reciclaje puede incluso ayudar a aliviar la inseguridad de suministro a largo plazo de estos minerales críticos de baterías a gran escala.

Ahora, los recicladores de LIB obtienen materiales de baterías ‘muertas’, que se recogen mayormente en lugares de trabajo, o de material de desecho defectuoso de los fabricantes de baterías. En el proceso de reciclaje, se extraen metales como litio, níquel, cobre, cobalto, manganeso y aluminio de estas dos fuentes.

El estudio de análisis de ciclo de vida de la Universidad de Stanford cuantificó la huella ambiental de este proceso y encontró que emite menos de la mitad de los gases de efecto invernadero (GEI) del minado y refinamiento tradicional de estos metales. También utiliza aproximadamente una cuarta parte del agua y la energía que requiere la extracción de nuevos metales.

Cuando se utilizan materiales de desecho defectuosos para el reciclaje, los beneficios ambientales resultan aún mayores. Los desechos representaron aproximadamente el 90 % del suministro reciclado estudiado, y sus resultados fueron el 11 % del consumo de energía del minado y procesamiento, el 12 % del uso de agua y el 19 % de las emisiones de GEI. La reducción del consumo de energía también corresponde a menos contaminantes atmosféricos como hollín y azufre, aunque esto no se midió específicamente.

Este estudio, según su autor principal William Tarpeh, profesor asistente de ingeniería química en la School of Engineering, “nos dice que podemos diseñar el futuro del reciclaje de baterías para optimizar los beneficios ambientales.”

Los impactos ambientales de las baterías dependen en gran medida de la ubicación de la planta de procesamiento y de su fuente de electricidad.

Como una de las tres investigadoras principales del estudio, Samantha Bunke, estudiante de doctorado en Stanford, señaló que si una planta de reciclaje depende en gran medida de electricidad generada por la quema de carbón, entonces vería una ventaja climática disminuida. Sin embargo, en regiones con electricidad más limpia, la escasez de agua dulce es una gran preocupación.

Otro factor clave es el transporte debido a la ubicación geológica del suministro de material.

En lo que respecta al cobalto, el 80 % de su suministro global se encuentra y extrae en la República Democrática del Congo, y la gran mayoría se transporta por ferrocarril, carretera y mar hacia China para su refinado para baterías. De manera similar, el suministro global de litio se concentra principalmente en Chile y Australia, desde donde llega a China. El estudio estima que la distancia total de transporte solo para la extracción y refinado de los metales activos de las baterías promedia alrededor de 35 000 millas (57 000 kilómetros).

Un proceso similar se sigue para el reciclaje de baterías, donde las baterías usadas y los desechos se recogen primero y luego se envían al reciclador. Sin embargo, la distancia total de transporte de baterías usadas desde nuestros teléfonos o EVs a una instalación de refinado hipotética en California es solo de aproximadamente 140 millas (225 kilómetros), basándose en ubicaciones óptimas supuestas para futuras instalaciones de refinado entre la abundante cantidad de baterías reciclables en EE. UU.

Una Oportunidad Masiva

Los datos de este estudio provienen de Redwood Materials en Nevada, que es la mayor instalación de reciclaje de baterías de ion de litio a escala industrial en Norteamérica. La instalación se beneficia de la combinación de energía más limpia del país, que incluye solar, hidroeléctrica y geotérmica.

Fundada por el cofundador y ex CTO de Tesla Tesla (TSLA ) , Redwood tiene dos instalaciones, una en Nevada y otra en Carolina del Sur. Hace unos meses, el fabricante alemán BMW firmó un acuerdo con la compañía para reciclar baterías de ion de litio de todos sus EV, cubriendo tanto los tipos de batería como híbridos.

Redwood ya recicla baterías de EV de Tesla, Toyota (TM ), Ford (F ), Nissan, Lyft (LYFT ), General Motors (GM ), Amazon (AMZN ), y otros. También recicla baterías estacionarias.

La empresa procesa materiales de ánodo y cátodo y los transforma en materiales de batería de “alta calidad”. Según la compañía, recuperan hasta el 98 % de estos materiales y los devuelven a la cadena de suministro.

Ahora, para el estudio, Redwood Materials no solo proporcionó los datos, sino que también aplicó sus lecciones a sus operaciones y huella ambiental.

“Los conocimientos de esta investigación han desempeñado un papel clave en la mejora de los procesos de reciclaje de baterías de Redwood.”

– Fundador y director ejecutivo JB Straubel

Añadió:

“Gracias a las observaciones de los investigadores. Hemos reducido aún más nuestra huella ambiental mientras avanzamos tanto en la eficiencia de recursos como en la escalabilidad del proceso.”

Cabe destacar que el proceso de reciclaje de Redwood implica una “calcinación reductiva”, que no utiliza combustibles fósiles, requiere temperaturas significativamente más bajas y produce más litio que los métodos típicos.

Esto significa que los resultados ambientales de la empresa no representan el desempeño ambiental general de la industria en el reciclaje de baterías usadas. Sin embargo, otros procesos pirometalúrgicos están emergiendo en laboratorios y no son tan intensivos en energía como los métodos convencionales.

Con este estudio, los investigadores buscan informar a las empresas de reciclaje de baterías sobre la importancia de elegir buenas ubicaciones para nuevas instalaciones y prepararse para el próximo problema de suministro de minerales.

Según Tarpeh, la oportunidad aquí es significativa, ya que solo entre el 2 % y el 47 % de las baterías de ion de litio se reciclan a nivel mundial a pesar de contener materiales que tienen aproximadamente 10 veces más valor económico que las baterías de plomo-ácido, del 99 % de las cuales ha sido reciclado por EE. UU durante décadas.

“Para un futuro con una oferta mucho mayor de baterías usadas, necesitamos diseñar y preparar hoy un sistema de reciclaje desde la recolección hasta el procesamiento de nuevo en baterías con un impacto ambiental mínimo,” afirmó Tarpeh. “Esperamos que los fabricantes de baterías también consideren más la reciclabilidad en sus diseños futuros.”

Reutilización de Baterías de EV

Aunque las baterías de ion de litio pueden reciclarse para recuperar materias primas valiosas y críticas y luego reintroducirse en nuevas baterías de EV, reutilizarlas para aplicaciones de segunda vida antes del reciclaje también ofrece enormes beneficios. Estos beneficios, según un nuevo informe, son mucho mayores que simplemente reutilizar una batería de Li‑ion.

El informe de IDTechEx profundizó en las baterías de vehículos eléctricos de segunda vida, que se retiran una vez que ya no cumplen con los requisitos de rendimiento para el EV. Esto ocurre al final de su primera vida.

Cuando las baterías de EV se reciclan, se reutilizan para EV de menor potencia o almacenamiento estacionario de baterías, que, según IDTechEx, son casos de uso menos exigentes comparados con los de los EV.

Sin embargo, el informe señaló que reutilizar baterías de Li‑ion maximiza su valor, extiende su vida útil y contribuye a una economía circular de baterías. En algunos casos, incluso su primera vida puede extenderse en una aplicación de EV al reemplazar algunos módulos o celdas en un paquete de baterías.

IDTechEx proyecta que el mercado de baterías de EV de segunda vida tendrá un valor de $4.2 mil millones de dólares para 2035 a medida que la disponibilidad de baterías de EV retiradas crezca en los próximos diez años.

Esto ya está ocurriendo a un ritmo creciente en todo el mundo. En EE. UU y Europa, los reutilizadores continúan aumentando de forma constante su volumen de despliegues de baterías de segunda vida. Principalmente, estos sistemas estacionarios o móviles se instalan para clientes comerciales e industriales (C&I) para optimizar la carga de EV, reducir el consumo de electricidad cuando la demanda está en su pico y el autoconsumo de energía renovable.

Algunos reutilizadores también han desarrollado tecnología de almacenamiento de baterías residenciales, mientras que otros están construyendo sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) más grandes para aplicaciones a escala de red.

China lidera actualmente los despliegues de baterías de segunda vida y también ha estado ampliando sus actividades. El país está utilizando baterías de segunda vida para aplicaciones de energía de respaldo en telecomunicaciones.

Fuera de China, Europa muestra el nivel más alto de actividad, con IDTechEx identificando a 20 reutilizadores que desarrollan baterías de segunda vida en la región.

En cuanto al costo de estas baterías de EV de segunda vida, el informe señala que las reducciones sustanciales de costos de las tecnologías BESS de Li‑ion de primera vida han dificultado que los reutilizadores mantengan precios competitivos para sus sistemas frente a los clientes. Para que su adopción aumente, las baterías de EV de segunda vida deben tener un precio inferior al de las BESS de Li‑ion de primera vida.

Estas baterías ya han experimentado degradación en su primera vida, lo que significa que su rendimiento se ve afectado en su segunda vida.

En cuanto a los factores que contribuyen al mayor costo de estos sistemas de almacenamiento de energía de baterías de segunda vida, el informe señaló los componentes de la batería y la logística de entrega de baterías de EV retiradas. El propio proceso de reutilización contribuye al costo, que incluye tiempos de clasificación de baterías, desensamblaje y reensamblaje. Por lo tanto, los reutilizadores deberán abordar todos estos aspectos para reducir sus costos.

Ya se están desarrollando tecnologías avanzadas de clasificación de baterías, como pruebas de baterías al final de su vida dentro del vehículo para determinar el Estado de Salud (SOH) de la batería, que toman minutos en lugar de horas según las técnicas de ciclado típicas, lo que reduce tanto el tiempo de prueba como el costo.

Además, numerosos proyectos están utilizando tecnologías de desensamblaje semiautomatizado de baterías. Si estos proyectos emergentes tienen éxito, pueden reducir la necesidad de intervención humana en ciertos pasos, lo que disminuiría los costos laborales y, a su vez, el costo de la batería reutilizada.

Según el informe, la reutilización de baterías retiradas puede realizarse en diferentes niveles de desensamblaje. Esto podría ser a nivel de paquete, módulo o celda.

Cuanto más profundo sea el desensamblaje, más tiempo lleva y mayores son los costos laborales. Sin embargo, esto permite el reensamblaje de los módulos o celdas con mejor rendimiento, creando un sistema de mayor desempeño. Según el informe, los reutilizadores están adoptando principalmente técnicas de reutilización a nivel de paquete o módulo, y se espera que esto continúe.

Se espera que las tendencias de baterías de EV también impacten la viabilidad económica de la reutilización a largo plazo. “IDTechEx muestra cómo los diseños cell-to-pack (CTP) pueden mejorar la densidad energética de un paquete de baterías y, en consecuencia, la autonomía de un EV. Sin embargo, estos diseños suelen requerir un mayor uso de soldadura puntual o adhesivos. Eliminarlos requiere calor o solventes, lo que aumenta el costo del desensamblaje.

Otro elemento importante en el crecimiento de las baterías de segunda vida son las regulaciones, que han sido un factor importante para el crecimiento de los EV. Políticas como incentivos fiscales para reducir los costos de los EV, mandatos y requisitos de emisión para fomentar las ventas de EV, junto con la infraestructura de carga y prohibiciones de los ICEV, han beneficiado enormemente al mercado de EV.

Mientras tanto, los incentivos financieros, los programas de recompra y el establecimiento de objetivos de recuperación, recolección y reciclaje están contribuyendo al crecimiento del reciclaje de baterías. Pero aunque existen regulaciones para el reciclaje de baterías en distintas regiones, hay pocas políticas que aborden específicamente las baterías de EV de segunda vida.

Sin embargo, EE. UU, China y la UE han comenzado a trabajar en sus marcos regulatorios para facilitar las baterías de segunda vida y su reutilización.

Políticas como el Pasaporte de Baterías de la UE, que rastrea el ciclo de vida de una batería, la provisión de datos de baterías al final de su vida para ser compartidos entre las partes interesadas, y la responsabilidad ampliada del productor (EPR), que hace que los fabricantes sean responsables de la recolección, reutilización y reciclaje de baterías, están facilitando la reutilización de baterías.

Aunque los países han comenzado a reconocer el valor potencial de las baterías de segunda vida, el informe señaló que se debe prestar especial atención a incentivar a los actores a reutilizar en lugar de reciclar las baterías prematuramente.

Empresas Relevantes 

Como compartimos arriba, Redwood Materials, una empresa privada, es un nombre importante en el reciclaje de baterías. En cuanto a los involucrados en la reutilización de baterías, el informe de IDTechEx destaca a Higher Wire, Smartville, Terrepower, RePurpose Energy y B2U en Norteamérica. Mientras tanto, en Europa, empresas como Zenobe, Allye Energy, Cidetec, Betteries, Covalion y Ecobat, entre otras, son destacadas reutilizadoras y remanufacturadoras de segunda vida.

Ahora, echemos un vistazo a algunas compañías cotizadas públicamente en este sector:

1. Li-Cycle Holdings

Esta empresa está involucrada en la recuperación de materiales críticos para un futuro de energía limpia. La compañía utiliza tecnologías patentadas Spoke & Hub para reciclar baterías de ion de litio.

Li-Cycle Holdings tiene una capitalización de mercado de $35.78 millones mientras sus acciones se cotizan actualmente a $1, con una caída del 43.5 % en lo que va del año. Su EPS (TTM) es -5.88, mientras la relación P/E (TTM) es -0.17. Para el tercer trimestre de 2024, la compañía anunció ingresos de $8.4 millones, reflejando un crecimiento interanual del 79 %. También cerró un préstamo ampliado de $475 millones del DOE.

2. American Battery Technology Company

Esta empresa se centra en el reciclaje de baterías y la extracción de recursos. Tiene una capitalización de mercado de $138 millones mientras sus acciones se cotizan a $1.52, con una caída del 34.15 % en lo que va del año.

American Battery tiene un EPS (TTM) de -0.96 y una relación P/E (TTM) de -1.68. Para los tres meses terminados el 30 de septiembre de 2024, ABTC reportó poco más de $200K en ingresos y recibió una subvención de $150 millones del DOE para la construcción de una segunda instalación de reciclaje de baterías de ion de litio. Al final de este período, la compañía disponía de $5.8 millones en efectivo.

Conclusión

Los vehículos eléctricos están destinados a desempeñar un papel clave para lograr los objetivos de cero emisiones fijados para 2050, pero, por supuesto, persisten preocupaciones en cuanto al costo y el impacto ambiental. Sin embargo, los investigadores están encontrando formas aún mejores y más novedosas de hacerlos más rentables y ecológicos. Aquí, el reciclaje y la reutilización de baterías de ion de litio, que son el tipo más común usado en los EV, están emergiendo como soluciones prometedoras para abordar las preocupaciones de sostenibilidad de la revolución EV.

El reciclaje de baterías, como hemos visto, tiene el potencial no solo de reducir el costo de los EV y estimular su adopción, sino también de ser beneficioso para el medio ambiente. Las aplicaciones de baterías de segunda vida, por su parte, pueden ampliar su vida útil y valor. Estas soluciones ofrecen una forma de lograr EV más sostenibles y rentables y una transición acelerada hacia un futuro más verde.

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