Optimización del proceso de reciclaje de metales críticos puede aliviar la escasez y la carga ambiental

Importancia del reciclaje de metales

Los recursos minerales son inherentemente limitados, y su extracción consume mucha energía y es ambientalmente destructiva. La industria minera es una gran consumidora de agua dulce, emisora de gases de efecto invernadero, causante de deforestación y contaminación que puede durar décadas o incluso siglos.

En teoría, los metales deberían ser los materiales más reciclables, ya que están compuestos de elementos puros, a diferencia de las complejas moléculas orgánicas como los plásticos.

En la práctica, esto está lejos de ser cierto, pues el reciclaje de metales suele ser imperfecto o demasiado intensivo en energía. Esto es especialmente cierto para los componentes electrónicos, que mezclan a nivel atómico combinaciones complejas de elementos exóticos como metales raros, cadmio, titanio, tungsteno, etc.

Así que es una gran noticia que investigadores de la Rice University (EE. UU.) y la Tsinghua University (China) hayan desarrollado una forma totalmente novedosa de reciclar metales usando corrientes eléctricas intensas. Sus resultados se publicaron en Nature Chemical Engineering el 25 de septiembre de 2024 bajo el título “Flash separation of metals by electrothermal chlorination”.

Métodos de reciclaje de metales

Reciclaje de metales actual

Actualmente, el reciclaje de metales depende mayormente de la hidrometalurgia líquida, o la disolución de metales en agua líquida o alcalina. Sin embargo, esta técnica implica un consumo sustancial de agua y productos químicos, generando flujos de residuos secundarios problemáticos.

Fuente: MEAB

Otra opción es la pirometalurgia, que esencialmente funde todos los metales mezclados y luego los vuelve a purificar según sus propiedades físicas (punto de fusión, etc.). El problema es que este método carece de selectividad, de modo que a menudo el resultado sigue siendo una mezcla de diferentes metales. Además, requiere importantes aportes energéticos, reduciendo su perfil ambiental.

Calentamiento Joule Flash (FJH)

El Calentamiento Joule Flash es un método que el líder del equipo de investigación, James M. Tour, ya había utilizado previamente para la síntesis de grafeno y la eliminación de residuos.

Fuente: India Education Diary

El FJH consiste en pasar una corriente eléctrica a través de un material para calentarlo rápidamente a temperaturas extremadamente altas. La velocidad del proceso de calentamiento transforma el material en diferentes sustancias.

Descubrieron que el método podía aplicarse a la extracción de metales. Y parece que podría aplicarse ampliamente a una variedad de residuos electrónicos. Notablemente, el método demostró poder separar:

• Tantalio de los condensadores.
• Galio de los LEDs.
• Indio de películas solares usadas.

El método logró estos resultados sin usar agua, ácido u otro solvente, reduciendo drásticamente la contaminación resultante. No solo funciona con muchos metales, sino que también alcanza una pureza del 95 % en el producto final, al controlar con precisión las condiciones de reacción. En total, el rendimiento fue un satisfactorio 85 %.

Así, incluso si no recupera todo el metal, este método podría reducir drásticamente la porción de residuos que necesita procesarse con hidrometalurgia o pirometalurgia.

Perspectivas futuras del FJH

Reciclaje electrónico universal

Este método se ha estudiado hasta ahora solo para reciclar ciertos tipos de residuos electrónicos. Se requerirá más trabajo para evaluarlo con otros tipos de electrónica que necesitan urgentemente opciones más eficientes y respetuosas con el medio ambiente, como, por ejemplo, las baterías.

“Estamos intentando adaptar este método para la recuperación de otros metales críticos de corrientes de desecho.”

Dr. Bing Deng – Profesor asistente en la Universidad Tsinghua y co‑autor principal del estudio.

También es probable que se desarrollen más refinamientos del método, como probarlo en combinación con una pequeña cantidad de ácido para encontrar formas de aumentar el rendimiento total.

“Este avance aborda el apremiante problema de la escasez de metales críticos y los impactos ambientales negativos, al tiempo que incentiva económicamente a las industrias de reciclaje a escala global con un proceso de recuperación más eficiente,”

Dr. Shichen Xu – Investigador postdoctoral en Rice / co‑autor principal del estudio.

Extracción mineral

Conceptualmente, hay muy poca diferencia entre el reciclaje de metales y la extracción mineral de mineral natural. En ambos casos, el metal está incrustado con otros elementos y necesita separarse a la fuerza para purificarse y ser utilizable por las industrias que lo requieren.

En la minería también, el refinado suele lograrse mediante el uso de agua + ácidos, o calor extremo, ambos a gran escala. Esta es una parte clave de lo que hace que la minería sea tan controvertida y ambientalmente destructiva.

Por lo tanto, el método también podría ofrecer promesas para la extracción de litio y de elementos de tierras raras, según el Dr. Shichen Xu.

Invertir en el reciclaje de metales

Mientras que algunos metales como el acero y el aluminio se reciclan bien, otros materiales más complejos como los residuos electrónicos siguen estando mayormente sin reciclar, o se procesan en condiciones insalubres y contaminantes en países pobres.

Mientras tanto, los vehículos eléctricos, los paneles solares, las baterías, las bombas de calor y los pequeños dispositivos electrónicos se producen en cantidades cada vez mayores, acumulando un stock de material que necesita reciclarse en apenas unos años.

Puede invertir en empresas de reciclaje a través de muchos corredores, y aquí, en securities.io, encontrará nuestras recomendaciones de los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, Reino Unido, así como muchos otros países.

Si no le interesa seleccionar empresas específicas, también puede considerar ETFs como el Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), el VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS), o el WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) (WT ), que le proporcionarán una exposición más diversificada para capitalizar la industria del reciclaje.

Empresas de reciclaje de metales

1. Li-Cycle Holdings Corp 

Entre todos los tipos de residuos electrónicos, las baterías pueden ser la más problemática.

Esto se debe a que no solo son dispositivos extremadamente complejos que contienen muchos metales contaminantes diferentes, sino también porque siempre representan un riesgo de seguridad debido al riesgo de incendio o explosión de baterías cargadas. Así que, aunque las baterías son mayormente seguras en condiciones normales, triturarlas o fundirlas para reciclarlas crea evidentemente un peligro.

Y el volumen de baterías que necesitan reciclaje explotará 6 veces para 2030 solo en Norteamérica.

Fuente: Li-Cycle

Un punto de venta crucial de Li‑Cycle es que su método puede procesar paquetes de baterías totalmente cargados, sin necesidad de desmantelar o descargar.

Este es también un proceso “agnóstico al formato de batería”, lo que significa que puede trabajar con cualquier tipo de batería de iones de litio, sin importar el fabricante o el estado de la batería. Dado que la industria aún está lejos de consolidarse en un diseño específico y la innovación avanza muy rápido, es crucial que un reciclador pueda seguir operando eficientemente a largo plazo.

En conjunto, la compañía logra una tasa de recuperación del 95 % y puede producir materiales de alta calidad como carbonato de litio de grado batería a partir de las baterías usadas.

Fuente: Li‑Cycle

En 2023 y a principios de 2024, la empresa encontró un obstáculo con enormes sobrecostos para la construcción de una importante instalación de procesamiento en Rochester, NY. Esto ocurrió después de una expansión muy rápida con instalaciones construidas en Norteamérica, Europa y Asia.

Si se termina y funciona a plena velocidad, el Hub de Rochester podría procesar hasta 35 000 toneladas de la llamada “masa negra” (básicamente baterías trituradas) al año.

Esto representaría un salto masivo respecto a las únicas 1 394 toneladas de masa negra producidas en el segundo trimestre de 2024.

Fuente: Li‑Cycle

Para obtener suficiente dinero y terminar Rochester, Li‑Cycle aseguró en marzo de 2024 una inversión de 75 M USD del gigante minero Glencore. También está buscando un préstamo de 375 M USD del gobierno de EE. UU. como parte del impulso a políticas verdes y la reindustrialización bajo la IRA y la Ley de Infraestructura Bipartidista de EE. UU.

El proceso del préstamo del DoE está ahora bastante avanzado, habiendo alcanzado el paso 5 de 6 en total. Se espera que la construcción en Rochester se reanude si el préstamo es aprobado.

Fuente: Li‑Cycle

Otro obstáculo para la compañía ha sido los bajos precios de los materiales, que han afectado a toda la cadena de suministro, incluidos los mineros de litio. En respuesta, la empresa ha reducido su plantilla y recortado costos donde ha sido posible.

Si el Hub de Rochester tiene éxito, la compañía planea construir tres hubs de tercera generación adicionales (Rochester es de segunda generación) en Alabama, Arizona y Alemania.

Fuente: Li‑Cycle

2. Enviri

Anteriormente conocida como Harsco, la empresa es un gigante en el reciclaje de residuos, con un enfoque en residuos industriales y mineros, incluidos los metales (40 % de sus ventas totales).

La compañía está dividida en 3 partes:

• Harsco Environmental: Procesa 20 millones de toneladas de escoria al año para producir asfalto, bloques de pavimento, abrasivos, tejas para techos y fertilizantes.
• Clean Earth: especializada en el manejo de residuos peligrosos, incluyendo anualmente 5,6 millones de lámparas, 5,3 millones de libras de baterías, 5 000 toneladas de electrónica, 3,4 millones de suelo contaminado y 71 millones de galones de aguas residuales.
• Rail: brinda soluciones de mantenimiento y construcción ferroviaria.

Fuente: Enviri

En conjunto, el segmento de reciclaje/limpieza constituye la mayor parte del negocio, con un 62 % de los ingresos totales provenientes de Norteamérica. Clean Earth ha crecido rápidamente, pasando de representar solo unos pocos por ciento de los ingresos de la compañía en 2019 a casi un tercio en 2024.

Fuente: Enviri

La empresa ve una gran oportunidad de crecimiento en el tratamiento de PFAS (sustancias per‑ y polifluoroalquil), o “químicos eternos”, que son cada vez más una preocupación y requieren un mejor procesamiento. Se espera que el mercado de disposición de PFAS que podría abordar Clean Earth de Enviri crezca a 3‑5 mil millones.

La empresa también continúa enfocándose en identificar métodos adicionales que puedan destruir los PFAS, en lugar de enterrarlos o usar tratamientos de inyección profunda.

Creemos que la destrucción es una tecnología superior para reducir los riesgos y responsabilidades a largo plazo.

Elizabeth Peterson – Directora Comercial de Clean Earth

A medida que más regulaciones aborden el problema de la contaminación no tratada (como los PFAS), es probable que empresas como Enviri se beneficien. Otras oportunidades pueden encontrarse en el acero verde y el asfalto con huella de carbono negativa.

A largo plazo, la compañía está considerando vender sus activos ferroviarios, para finalizar su transformación de un grupo industrial a una empresa de economía verde. Pero podría tomar tiempo, debido a regulaciones y amenazas a los contratos a largo plazo en Europa en caso de una venta, lo que ha llevado a pausar la venta del segmento ferroviario por ahora.