Depuración de las emisiones procedentes del reciclaje y la producción de pilas

Tanto la producción como el reciclaje de las baterías provocan emisiones contaminadas que deben ser tratadas antes de ser vertidas al medio ambiente. En la producción de baterías, las emisiones contaminadas al aire son el mayor problema; mientras que en el reciclaje, tanto el aire contaminado como las aguas residuales pueden ser motivo de preocupación.

Importantes contaminantes procedentes de la producción y el reciclaje de baterías:

• N-metil-2-pirrolidona (NMP) del proceso de recubrimiento;
• Ésteres del ácido carbónico como el carbonato de dimetilo (DMC) y el carbonato de etilo (EMC) como disolventes del electrolito en el proceso de llenado de las pilas.
• Fluoruro de hidrógeno (HF) cuando las sales conductoras, por ejemplo, LiPF6 , entran en contacto con la humedad o el aglutinante PVDF se descompone, especialmente en el proceso de reciclaje
  

El NMP está clasificado como una sustancia muy preocupante debido a su toxicidad y, por tanto, está sujeto a límites de emisiones muy estrictos, a menudo muy por debajo de los límites estándar de COV. Para hacer frente a estas emisiones, las empresas tienen que instalar un sistema de purificación eficaz o cambiar a moléculas alternativas. En la actualidad, el NMP es el disolvente de recubrimiento preferido por su probada procesabilidad. Otros disolventes alternativos para el proceso de recubrimiento, como el fosfato de trietilo (TEP) o el acetoacetato de etilo (EAA), pueden ser menos perjudiciales, aunque su operatividad a gran escala aún no está probada. Aunque no están sujetos a límites de emisiones tan estrictos como el NMP, siguen preocupando a las empresas por motivos de sostenibilidad.
El DMC y el EMC son menos peligrosos, pero muy volátiles y fotosensibles. Al igual que las emisiones del proceso de recubrimiento, hay que eliminarlas. El HF es corrosivo y tóxico, por lo que debe purificarse.

Producción de baterías: Hay varias etapas del proceso de producción que causan emisiones de aire contaminado.

Estos incluyen: la ventilación de los tanques de disolvente (NMP, DMC/EMC), el recubrimiento de los cátodos (NMP); la inyección de electrolitos en la batería (DMC/EMC) y el reciclaje interno de las baterías ya llenas, que generalmente libera DMC y EMC.

Los caudales varían entre las diferentes etapas, pero pueden ser elevados, incluso hasta 30-40 000 m³/h. Las concentraciones en estos flujos de aire suelen ser bajas, en torno a 2-30 mg/Nm³. Sin embargo, se han observado en el mercado límites de emisión de 1 mg/Nm³ de NMP y 10 mg/Nm³ de DMC/EMC.

DESOTEC ha instalado filtros de diferentes tamaños para algunas de las diferentes etapas, concretamente varios Aircon 2000 y 3000, dos AIRCON V-XL y Aircon V-L con sistema Airconnect en las instalaciones europeas de producción de baterías para tratar las emisiones mencionadas.

Reciclaje de baterías:

Una vez más, las emisiones pueden liberarse en varias etapas. El proceso de trituración es una fuente importante. Se trata de separar los sólidos de los líquidos triturando las pilas hasta convertirlas en un granulado y, a continuación, evaporar los gases ácidos como el ácido fluorhídrico y los disolventes . Sin embargo, especialmente cuando hay humedad u oxígeno, se forman gases ácidos como el ácido fluorhídrico o el trifluoruro de fósforo, por ejemplo, a partir de la sal conductora LiPF6 o de polímeros como el PVDF. Los compuestos orgánicos como el aglutinante, la lámina y los electrolitos pueden dar lugar a una compleja emisión de productos de descomposición, que contienen, por ejemplo, eteno. Por lo tanto, los depuradores alcalinos húmedos se emplean a menudo para eliminar el HF. La eliminación efectiva de los compuestos orgánicos volátiles puede lograrse mediante la aplicación posterior de carbón activado.

Los caudales son bajos, normalmente alrededor de un par de cientos de m³/h; pero las concentraciones de COV son altas, a menudo alrededor de 1-10 g/m³.

Los disolventes electrolíticos evaporados (DMC/EMC, etc.) pueden condensarse y almacenarse en tanques, que liberan emisiones a través de respiraderos. El granulado seco (a menudo denominado masa negra) contiene metales, como aluminio, níquel, cobalto, litio y también grafito. Los metales se extraen de la masa negra mediante procesos térmicos o hidrotérmicos. En este último tratamiento hidrometalúrgico se utilizan disolventes, que pueden acabar en emisiones al aire y al agua

Aunque hoy en día el reciclaje se centra en primer lugar en los metales pesados, el Green Deal de la UE y la Directiva sobre baterías han establecido ambiciosos objetivos de reciclaje para abordar también el litio. Sin embargo, muchas empresas también evalúan la viabilidad de la recuperación de electrolitos y grafito. Durante el proceso de extracción del metal también pueden utilizarse disolventes o modificadores de solubilidad, que pueden encontrarse en las emisiones atmosféricas. Esta es otra aplicación potencial de la filtración con carbón activado.

DESOTEC puede suministrar una unidad de filtrado grande o varios filtros más pequeños en serie. Esto depende en gran medida de las necesidades del cliente, incluida la disponibilidad de espacio en el emplazamiento.

En la producción o el reciclaje de baterías, los disolventes o electrolitos orgánicos que se han evaporado se condensan y vuelven a introducirse en la producción. Sin embargo, con el aumento de la eficiencia de ese proceso, habrá que emplear menos disolvente o electrolito de muestreo. Esto puede conducir a un eventual enriquecimiento de impurezas en los orgánicos circulados, lo que a su vez puede tener un impacto negativo en el producto. Se sabe que el carbón activado elimina eficazmente las impurezas de los disolventes orgánicos, como los compuestos aromáticos o halogenados.

La separación hidrometalúrgica del litio de los metales pesados mediante la precipitación de hidroxilos deja una salmuera que contiene sulfato de litio con impurezas orgánicas procedentes de los electrolitos, productos de descomposición que contienen flúor o fósforo y que se miden como COT, carbono orgánico total. La filtración de esa solución con carbón activado antes de su procesamiento posterior ha demostrado ser muy prometedora.