Estudio de factibilidad técnico-económica de un proceso de reciclaje de baterías de ion - litio en la Región Metropolitana de Chile

Abstract

En los últimos años el uso de baterías secundarias, como lo son las baterías de ión – litio (LIBs, por sus siglas en inglés), ha ido en aumento. Gracias a su larga vida útil y alta eficiencia, se han vuelto una opción atractiva para sistemas de almacenamiento de energía. Sin embargo, su uso genera un gran impacto ambiental una vez terminada su vida útil, por lo que tomar medidas para minimizar este efecto, como definir procesos de reciclaje de estos dispositivos, se ha vuelto necesario. Esto, en conjunto con el aumento de políticas públicas en torno al tratamiento de residuos electrónicos en el país, ha motivado el desarrollo del presente trabajo, el cual tiene como objetivo realizar un estudio de factibilidad técnica y económica de un proceso de reciclaje de LIBs en la Región Metropolitana de Chile. Se diseñó un proceso que contempla como caso base el tratamiento de 143 toneladas anuales de LIBs, y que genera como productos aproximadamente 8,2 y 8,3 toneladas anuales de cátodos de cobalto y de níquel, respectivamente. El proceso propuesto posee etapas de reducción de tamaño, separaciones mecánicas, térmicas y químicas. Se dimensionaron los equipos requeridos según el proceso planteado, los que corresponden a: un molino de martillos y uno de bolas, un secador rotatorio, un separador magnético, una criba de vibración rotatoria, un tanque de lixiviación, 3 mezcladores – decantadores y 2 celdas de electroobtención. Del balance de energía, se determina un consumo eléctrico de 1,5 𝐺�����𝑊�����ℎ 𝑎�����ñ𝑜�����/0, del cual un 53% corresponde al molino de martillos. Se obtuvo un flujo de 11.333 𝑡����� 𝑎�����ñ𝑜�����/0 de agua de enfriamiento, y que es infactible una integración energética en el proceso. A partir del análisis económico, se obtiene un VAN de – 1,4 𝑀�����𝑀�����𝑈�����𝑆�����𝐷�����, concluyendo así que el proyecto no es rentable. Se determina que, procesando el mismo flujo que Umicore (7.000 𝑡����� 𝑎�����ñ𝑜�����/0), el VAN alcanza los 109 𝑀�����𝑀�����𝑈�����𝑆�����𝐷����� y la TIR tiene un valor de 356%. Finalmente, se concluye que el proyecto es factible técnicamente, pero no económicamente. Se recomienda un estudio más acabado en cuanto a la cinética de la lixiviación de los metales presentes en el cátodo de la LIB, y el modelo de negocios del proyecto. Además, se sugiere la valorización económica de las salidas secundarias del proceso, las que contienen grafito, acero y plásticos, principalmente.