Inside the Gigafactory. Gigafactories are recycling old EV batteries into new ones

Cita: 

The Economist [2022], "Inside the Gigafactory. Gigafactories are recycling old EV batteries into new ones", The Economist, London, 29 de octubre, https://www.economist.com/science-and-technology/2022/10/26/gigafactorie...

Fuente: 
The Economist
Fecha de publicación: 
Miércoles, Octubre 26, 2022
Tema: 
Las Gigafábricas y la manufactura circular
Idea principal: 

Las Gigafábricas son fábricas de la rama automotriz que están dedicadas a la producción de baterías, las cuales son el componente más caro de un vehículo eléctrico (EV, por sus siglas en inglés).

La fábrica Northvolt en Vasteras, Suecia, adquiere relevancia como un tipo de gigafábrica autodenominada de “industrialización” donde su línea de producción tiene estándares muy estrictos. En Northvolt diseñan y desarrollan las células de batería para clientes como Volvo, BMW y Volkswagen, para posteriormente ser llevados a gigafábricas más grandes.

Vuelta y Vuelta

El gran paso que está dando Northvolt es que está obteniendo parte de sus materias primas a través del reciclaje de baterías que no cumplen con sus estándares. Esto les permite reducir parte de su huella de carbono. Los estándares altos de limpieza en Northvolt tienen que ver con las impurezas que puede acarrear la mezcla de materiales activos y disminuir la calidad de las baterías de iones litio.
Es importante destacar que las baterías EV, están formadas por ánodos y cátodos donde la química del cátodo es muy importante porque diferencia la tecnología que se va a usar para cada tipo de EV.

Manos robóticas

El ensamblaje de las celdas se lleva a cabo con equipo robótico. Los módulos obtenidos a partir de las celdas tienen que ser probados. Aquellos que cumplen con los requisitos se envían a la fábrica de vehículos y los módulos que fallan se van a reciclaje en donde se quitan las impurezas y se incorporan de nuevo a la producción.

Northvolt además de utilizar el reciclaje también utiliza la energía eólica para mover la producción, lo que resulta en una batería EV más ecológica. Contradictoriamente, hacer esto también aumenta la huella de carbono porque requiere el desgaste de fuentes de energía y de minerales que se utilizan para el proceso, de acuerdo con la directora de la empresa, Emma Nehremheim.

Resulta imprescindible para Northvolt evaluar la cantidad de emisiones en su proceso productivo, además de realizar el seguimiento de la procedencia de los materiales y los estándares de calidad con los que se producen.

Northvolt también desarrolla productos alternos en colaboración con otras compañías que ayudan a que se siga cumpliendo el proceso de manufactura circular. Tal es el caso del grafito que se recicla. No siempre tiene buena calidad para volver a ser utilizado por lo que alternamente fabrican filtros para el agua en colaboración con la finlandesa Stora Enso.

No tan lejos

Reducir el tiempo de traslado de sus materiales también es importante para la empresa. Realiza la búsqueda de los proveedores más cercanos. Tal es que caso de Galp, empresa portuguesa con la que se planea desarrollar una planta productora de litio y evitar importarlo de otros continentes.

Otras empresas también son parte del desarrollo de la manufactura circular en las gigafábricas. Por ejemplo:
• Catl, empresa china de baterías EV. En su gigafábrica utiliza energía hidroeléctrica y está buscando emularlo en sus demás plantas. Robin Zerg, presidente de la compañía, señala tres puntos para la reducción de la huella de carbono: energía renovable, reciclaje a gran escala y conservación de energía en procesos de producción mejorados.

• Redwood Materials, la primera gigafábrica, ubicada en Nevada, cuenta con un esquema de recolección para reciclar el material no solo de baterías sino también de materiales como teléfonos y herramientas eléctricas. En general, la tendencia sobre la fabricación de baterías EV ecológicas y manufactura circular ira en aumento. Los gobiernos están comenzando a imponer leyes y requerimientos especiales para su producción y distribución.

Datos cruciales: 

1.- El término Gigafábrica fue originalmente acuñado por Tesla, un fabricante estadounidense de vehículos eléctricos (EV, por sus siglas en inglés), para una fábrica de baterías en Nevada y que comenzó a ser construida en 2014 en colaboración con Panasonic, una firma japonesa. El nombre se relaciona con una producción anual medida en gigawatt-horas (GWH) de capacidad de almacenamiento.

2.- Northvolt también tiene una de estas, en el norte de Suecia. Tiene dos líneas de producción, cada una de 300m de longitud, y la firma le está añadiendo tres líneas más. También esta construyendo una segunda gigafábrica sueca, en Gothenburg, en un proyecto conjunto con Volvo, y una en Alemania. Su objetivo es una producción anual combinada de 150 GWh para 2030.

3.- Los ánodos son creados quitando electrones de los átomos de litio. Luego pasan a través de un electrolito líquido a un segundo electrodo, el cátodo. Los electrones, por su parte, viajan hacia el cátodo por un circuito externo que, en el caso de un EV, alimenta su motor. Los iones y electrones se reúnen en el cátodo y permanecen allí hasta que la batería se conecta a un cargador y el proceso se invierte.

4.- Los cátodos, que representan alrededor del 40% del costo de una batería EV, están hechos de varias combinaciones de productos químicos.

5.- Una vez que se han mezclado los ingredientes, la siguiente etapa funciona como una planta de fabricación de papel.

Imagen 1. La imagen muestra el proceso de manufactura circular en la fabricación de una batería ev. Las materias primas activas se mezclan y forman una lechada para posteriormente revertir los electrodos y secarlos. Después pasan al área de ensamblaje y módulos. Una vez terminadas, se someten a pruebas de carga. Las que pasan la prueba son trasladadas a las fábricas de coches y así se concluye la vida de las baterías recicladas.

6.- Las formas de hacer esto están mejorando con el tiempo, dice Emma Nehremheim, directora ambiental de Nothvolt, ya que a los robots se les enseña mejor cómo desmantelar las baterías y luego triturar las celdas en un material desmenuzado llamado “masa negra”. Hecho esto, los materiales útiles se pueden lixiviar químicamente de la masa negra.

7.- Un problema más complicado es la naturaleza más cuestionable de las fuentes de algunas materias primas. Una gran cantidad de cobalto, por ejemplo, proviene de la República Democrática del Congo, donde muchas operaciones mineras utilizan mano de obra infantil.

8.- A partir de julio de 2014 la huella de carbón de las baterías EV´s vendidas en la Unión Europea deberán declararse. Y para 2030, esas baterías deberán contener niveles mínimos de material reciclado.

Nexo con el tema que estudiamos: 

Si gran parte de las industrias son las responsables de la emisión de gases de efecto invernadero, entonces es importante que incluyan en todos sus procesos el reciclaje de todo lo que pasa a formar parte de la merma o que ya no utilicen y se unan a la tendencia de la manufactura circular como el caso de las Gigafábricas.