La fiebre del litio
Los esfuerzos mundiales para reducir las emisiones han impulsado la demanda de tecnología como los vehículos eléctricos, lo que ha aumentado la demanda del litio necesario para las baterías.
Según el análisis de Benchmark Minerals, la demanda de baterías de iones de litio se ha triplicado desde 2015 a 180 gigavatios hora (GWh), alcanzando los niveles inicialmente previstos para 2020.
La compañía de energía renovable con sede en Tailandia Energy Absolute anunció planes en 2018 para construir un 50 Planta de baterías de iones de litio GWh, que se espera que esté completamente completada en julio 2020 . India también está aumentando su producción de baterías de litio al invertir $ 4 mil millones en cuatro plantas de producción de litio.
Esta mayor demanda ha provocado que las compañías mineras inviertan fuertemente en proyectos de minería de litio en todo el mundo, con la esperanza de capitalizar un cambio global hacia las tecnologías renovables. Ya que 2017, se han abierto seis minas de litio en Australia, y algunas de las minas de litio más grandes del mundo se están desarrollando para garantizar una suministro constante del metal en el futuro.
Sin embargo, estas inversiones requieren tiempo y dinero, y mientras se desarrollan estas minas, la tecnología de baterías avanza de manera que puede dejar atrás el mercado del litio.
Bo Normark, ejecutivo de estrategia industrial de la empresa europea de innovación InnoEnergy, dice: “La demanda de litio aumentará con la mayor producción de baterías. Pero el crecimiento de la demanda se verá obstaculizado por el aumento del tiempo para construir nuevas fábricas y luego ponerlas en funcionamiento a plena capacidad.
“Según los planes actuales, se espera que el suministro de litio se mantenga al día con la demanda durante los próximos cinco años. Después de eso, existe una creciente preocupación de que haya una oferta insuficiente en el mercado de baterías ”.
Alternativas: ¿debería el litio mirar por encima del hombro?
El punto de referencia también predice que la demanda de litio alcanzará los 2,2 millones de toneladas en 2030, pero el suministro de litio solo se pronostica para llegar a 1. 67 millones de toneladas, dejando un déficit significativo. Para compensar este déficit material, varias compañías mineras y energéticas han invertido en alternativas al litio para impulsar el auge de la batería.
El abundante suministro de zinc, la estabilidad fundamental y el bajo costo lo convierten en una alternativa atractiva al litio, y aunque los esfuerzos para hacerlo comercialmente viable han sido tradicionalmente escasos y distantes, Nant Energy, con sede en Arizona, ha logrado la energía 110 en África y Asia durante siete años con su energía a base de zinc sistema de almacenamiento.
El sistema de batería de zinc-aire de NantEnergy reemplaza un segundo electrodo tradicional con uno que «respira aire», utilizando oxígeno de la atmósfera para extraer energía del zinc. La compañía también desarrolló una técnica para permitir que el zinc retenga su carga durante largos períodos de tiempo, resolviendo el problema habitual de la reutilización limitada de las baterías de zinc y zinc-aire.
Sin embargo, aunque es más abundante que el litio, solo se espera que las reservas de zinc duren alrededor de 25 años , entonces su uso como alternativa a largo plazo al litio no es del todo problemático
Las baterías de sodio-azufre son otra alternativa al litio, y ya han tenido un uso significativo a escala en sitios de todo el mundo. Las baterías de sodio-azufre usan componentes fácilmente disponibles y tienen una vida útil más larga que sus contrapartes de iones de litio, con vidas de alrededor de 15 años en comparación con los dos o tres años esperados de las baterías de litio.
Los principales inconvenientes de las baterías de sodio-azufre son la volatilidad de ambos reactivos y las altas temperaturas de funcionamiento necesarias.
El níquel es otro metal que se muestra prometedor como una alternativa al litio. En octubre 2018 , la compañía minera rusa de níquel Norlisk y la compañía química alemana BASF establecieron una cooperación estratégica para satisfacer la demanda de baterías, y el director de operaciones de Norilsk, Sergey Dyachenko, le dijo a la revista MINE que la compañía «cree [s] en níquel como sustituto del litio «a pesar de la inversión existente de BASF en baterías de iones de litio.
Las baterías de níquel-cadmio también tienen la ventaja de precio sobre sus equivalentes de litio, con baterías de litio que cuestan alrededor 40% más para producir según la compañía china de litio BSLBATT .
Desarrollo de baterías con materiales no convencionales
Se están desarrollando otras tecnologías de batería que evitan por completo los minerales convencionales, utilizando materiales más fácilmente disponibles para alimentar las baterías. Un ejemplo de esto son las celdas de combustible de hidrógeno, que usan un gas increíblemente abundante (aunque volátil) y tienen una relación de energía a peso que es diez veces mayor que sus contrapartes de iones de litio.
Empresas como Aquion Energy y Aqua Battery también está invirtiendo en baterías que utilizan agua salada como un componente crítico, evitando las preocupaciones con la disponibilidad y la volatilidad asociadas con otras alternativas por completo. Aunque estas baterías todavía están en las primeras fases de desarrollo, si la tecnología es comercialmente viable, podría proporcionar una solución atractiva a los problemas con la oferta y la demanda de minerales críticos como el litio.
Discutiendo estas alternativas, Normark dice: “La principal limitación hoy es que la base instalada es limitada, así como la capacidad de producción. Esto también da como resultado niveles de costo que tienen problemas para competir con las baterías de litio de alto volumen / bajo costo.
“Sin embargo, existen ventajas, como la escalabilidad, la alta tasa de ciclos, que son importantes para las baterías estacionarias, mientras que el precio también bajará con los volúmenes.
“La independencia de los minerales críticos en las baterías de litio también será cada vez más importante. Las baterías de litio tienen una mayor densidad de energía y, por lo tanto, son la opción preferida para aplicaciones móviles ”.
El futuro del litio
Con las alternativas al litio desarrolladas para la tecnología de baterías y la demanda de vehículos eléctricos que se dispararon en los últimos años, las compañías mineras necesitarán cambiar sus enfoques a la minería de litio para garantizar que su inversión en el metal dará sus frutos a largo plazo término.
Los proyectos disruptivos de extracción de litio son una forma de garantizar que el metal tenga un lugar en futuras tecnologías de baterías. Según Benchmark, la industria minera de litio ha visto una «congelación» en las expansiones de capacidad, y «peces más grandes» necesitarán ingresar al mercado para cambiar la forma en que opera.
Una compañía que Benchmark sugiere que podría interrumpir el mercado del litio es Rio Tinto, que en octubre 2019 tuvo un «momento eureka» cuando descubrió una cantidad significativa de alto grado litio de roca residual en sus minas de boro en California. A partir de este descubrimiento, el equipo de Rio Tinto podría innovar en el mercado del litio y Benchmark sugiere que la compañía podría cambiar el pensamiento del mercado de «incrementos a corto plazo a grandes expansiones a largo plazo, grandes ideas para seguir el ritmo de las expansiones de vehículos eléctricos y baterías».
Otra solución al déficit de litio es una mayor inversión en proyectos de reciclaje . Según un informe publicado por la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth de Australia (CSIRO) en 2018 solo el 2% de los 3 anuales de Australia, 300 toneladas de residuos de baterías de iones de litio se reciclan, una estadística que se refleja en gran medida en todo el mundo.
Desafíos de reciclaje y recuperación
Sin embargo, existen desafíos asociados con reciclaje de litio de las baterías El proceso de reciclaje viene con una serie de problemas de salud y seguridad asociados con los componentes minerales volátiles que deberán considerarse si el reciclaje se realiza a escala.
La recuperación de materiales de los desechos también es un desafío debido a las bajas concentraciones de minerales críticos en los equipos eléctricos de desecho, y los materiales recuperados a menudo son de menor calidad que los materiales extraídos, lo que limita la efectividad del reciclaje como alternativa a la minería.
Los desarrollos tecnológicos podrían dar a la industria de las baterías de litio otra oportunidad de vida. Al ofrecer sus predicciones, Normark dice: “¡El desarrollo más emocionante es la alta actividad y el zumbido en torno al desarrollo de costo / rendimiento en baterías! En los últimos cinco años, el costo de las baterías para vehículos eléctricos se ha reducido en un factor de tres, mientras que la densidad de potencia se ha incrementado en el mismo factor.
“El desarrollo no será tan rápido en los próximos cinco años, pero esperamos ver una mejora significativa en el costo y el rendimiento con las tecnologías actuales. Además, hay nuevas tecnologías en desarrollo que prometen un rendimiento aún mayor.
“La tecnología más comentada son las baterías de estado sólido, que tienen el potencial de mejorar el rendimiento de costos de las baterías de litio mucho más allá de las tecnologías actuales. Teniendo en cuenta todas las posibilidades, no es improbable que antes 2030 veremos otra mejora en el costo y la energía densidad con un factor de tres. ”
