Redwood Materials tiene buenas noticias sobre los coches eléctricos – CleanTechnica

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Hace unos días, un escritor al que tengo en la más alta estima escribió una historia para CleanTechnica que expuso la aparentemente interminable letanía de Cosas que están mal con los coches eléctricos. desde la perspectiva de alguien que es una herramienta de la industria de los combustibles fósiles. Gran parte de ese discurso se centró en cómo las baterías de los automóviles eléctricos requieren grandes cantidades de materias primas que deben ser extraídas de la Tierra y refinadas: cosas como litio, cobalto y níquel. El autor parecía pensar que esos materiales sólo se utilizan para construir coches eléctricos, como si ningún otro producto de consumo los utilizara.

El contrapunto a las mentiras difundidas por ese autor, que fueron transmitidas por Faux News, naturalmente, está sucediendo en Nevada en este mismo momento. Ahí es donde Redwood Materials, la empresa de reciclaje de baterías fundada por el ex director de tecnología de Tesla, JB Straubel, activó el interruptor la semana pasada para comenzar a reciclar baterías de iones de litio a escala.

Redwood fabrica materiales para baterías en EE. UU.

Tom Randall de informe de Bloomberg Visitó el sitio recientemente e informó que los recicladores como Redwood Materials eventualmente necesitarán igualar el ritmo de las fábricas de automóviles. Por ejemplo, la fábrica de Tesla en Fremont, California, produjo 560,000 vehículos eléctricos el año pasado. Cuando las baterías de esos automóviles se reciclen, se creará casi 10 veces más material para baterías de vehículos eléctricos que el que procesó todo el mercado estadounidense el año pasado. Si los recicladores estadounidenses pueden manejar todo eso, comenzarían a rivalizar con las operaciones mineras tradicionales y los proveedores de materiales para baterías, la mayoría de los cuales están en China.

"Una vez que hayamos cambiado toda la flota de vehículos a eléctricos y todos esos minerales estén en consumo, solo tendremos que reemplazar un par de por ciento cada año que se pierda en el proceso", dijo Colin Campbell, director de tecnología y tecnología de Redwood. el ex jefe de ingeniería de sistemas de propulsión de Tesla. "Será obvio para todos que ya no tiene sentido sacarlo de la tierra".

El propio Straubel le dijo a Randall que Redwood está intentando romper el dominio de China sobre los materiales de las baterías creando un circuito interno utilizando metales críticos reciclados. “La responsabilidad pesa sobre mí”, afirmó. “Recuerdo haberlo sentido en los primeros días en Tesla, cuando los otros fabricantes aún no habían hecho una mierda, y teníamos una sensación muy palpable de sostener la bandera y salir corriendo al campo y decir '¡Los vehículos eléctricos son el futuro!' Sentimos que si fracasábamos, bueno, nadie nos seguiría. esto es un poco déjà vu."

Cómo reciclar una batería

Hay tres enfoques básicos para reciclar baterías, cada uno con sus propios inconvenientes, afirma Randall. Puedes quemarlos, lo cual es un desperdicio y puede generar emisiones tóxicas; disolverlos en productos químicos fuertes, que son caros y consumen la mayor cantidad de energía; o separarlos mecánicamente, lo que puede requerir mucha mano de obra y ser peligroso. Hasta hace unos años, la mayoría de los recicladores estadounidenses simplemente trituraban las baterías y las enviaban al extranjero para que alguien más se ocupara de ellas.

Redwood toma prestado lo que considera las partes más útiles de cada categoría. El proceso de la compañía comienza en un área de preparación interior donde todo, desde auriculares desechados y baterías de computadoras portátiles hasta módulos de vehículos eléctricos de Chevy Bolts retirados del mercado (ahora sabemos dónde terminaron todas esas baterías Bolt defectuosas) se arroja a una cinta transportadora. El desorden es transportado aproximadamente 30 pies hasta un agujero en la pared por donde sale del edificio hacia un túnel gigante de metal agitado, denominado “RC1”, suspendido a gran altura sobre el suelo.

RC1 es esencialmente una enorme olla de cocción lenta que hornea la basura a varios cientos de grados durante aproximadamente una hora, y es quizás la mayor innovación de Redwood hasta el momento. El reciclaje tradicional mediante quema utiliza calor muy por encima de los 1000 °C (1,800 °F) para separar los metales preciosos, pero el objetivo de Redwood en esta etapa es preservar y preparar los materiales para los siguientes pasos de la manera más eficiente.

Lo más importante es que RC1 no utiliza oxígeno. No hay combustión y por lo tanto no hay emisiones. Simplemente reduce los pegamentos, plásticos y fluidos no deseados a carbón. El carbón negro de alta calidad sobrante se puede vender para su uso en pinturas negras y lubricación industrial.

El RC1 también utiliza sorprendentemente poca electricidad, lo cual es clave para reducir el impacto climático de Redwood. Una vez que el horno se calienta, la energía liberada por las baterías es autosuficiente. Piense en ello como una versión controlada y en cámara lenta de un incendio de batería, que funciona sin parar día y noche, semana tras semana. Libera de forma segura la carga de cualquier batería que pueda suponer un peligro para los trabajadores, al tiempo que descompone el material que une los minerales clave. (En algunos aspectos, el proceso suena vagamente similar a cómo biochar está hecho.)

Después de salir de RC1, las baterías carbonizadas pasan por máquinas que tamizan el material a través de cribas. Se utilizan potentes imanes para aislar ciertos materiales. El resto del polvo rico en minerales, conocido como masa negra, se mezcla con una suspensión de solventes y se introduce en otro edificio que se asemeja a una gran cervecería, con imponentes tanques de acero inoxidable que utilizan químicos, presión, filtros y evaporación para separar los productos en sus elementos centrales.

Redwood está inventando sobre la marcha

El reciclaje de baterías sigue siendo una tecnología nueva y Redwood Materials está inventando el proceso a medida que avanza. Un equipo ejecutivo procedente de los altos rangos de ingeniería de Tesla ha estado ajustando el proceso de reciclaje de baterías para lograr velocidad y eficiencia ambiental, incluso mientras se expande a escala industrial. Lo que Redwood está haciendo atrajo el interés de los investigadores de Stanford, a quienes Redwood les dio acceso a los datos. Durante los últimos dos años, el equipo de Stanford ha realizado una evaluación ambiental del proceso de reciclaje de baterías de Redwood.

Pero cuando los investigadores terminaron de analizar una parte del proceso de Redwood, descubrieron el proceso había cambiado, dijo Will Tarpeh, profesor asistente de ingeniería química y uno de los autores principales del artículo. “Mes a mes, siempre estaban modificando”, le dijo Tarpeh a Randall. “Eso lo hizo desafiante, pero fue fantástico verlo. Están navegando muy bien en un mundo donde todo está cambiando muy rápidamente”.

El informe de Stanford, que aún se encuentra bajo revisión por pares, encontró que las operaciones de reciclaje y refinación de Redwood redujeron las emisiones de dióxido de carbono en un 70% en comparación con los métodos de reciclaje tradicionales y en un 40% en comparación con otros procesos de reciclaje. Los ahorros fueron aún mayores cuando Redwood se ocupaba de los desechos de fabricación, que actualmente constituyen aproximadamente la mitad de los materiales disponibles para reciclaje.

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Cómo hacer una batería

El informe de Bloomberg El artículo contiene mucha información básica sobre cómo se fabrican las baterías que puede no ser de conocimiento común, incluso para personas sofisticadas. CleanTechnica lectores. El santo grial para cualquier reciclador de baterías es producir los costosos componentes que forman los cátodos y ánodos de las baterías, escribe Randall. Actualmente ambos productos se fabrican casi en su totalidad en Asia.

Los ánodos están hechos de una delicada lámina de cobre que normalmente está recubierta con grafito. El papel de aluminio tiene una décima parte del grosor de un cabello humano y viene en rollos anchos que parecen papel de regalo de tamaño industrial. Cada hoja, desenredada, se extendería hasta 15 kilómetros (9 millas), y el más mínimo desgarro o perforación podría provocar una celda de batería defectuosa. Esto ayuda a poner en perspectiva la complejidad de fabricar baterías. Los trabajadores del taller de láminas de ánodo de Redwood visten monos de cuerpo entero con redecillas para el cabello y la barba y deben pasar por una cámara donde les lanzan chorros de aire antes de entrar. Un solo pelo suelto o una mota de suciedad podrían arruinar un rollo entero de lámina de cobre.

La producción de láminas de cobre nunca antes había existido en Estados Unidos. Durante el último año, Redwood ha estado fabricando rollos de muestra para que los prueben los clientes potenciales. En las próximas semanas, sus láminas ingresarán oficialmente a la cadena de suministro para ser utilizadas en vehículos eléctricos estadounidenses, dijo Straubel: “Es literalmente la primera vez que alguien fabrica ese material en los EE. UU. (en la historia) para una batería.

Actualmente, Redwood tiene una única máquina para fabricar láminas que puede suministrar suficiente cobre para más de 13,000 coches eléctricos de largo alcance cada año. Un tambor de titanio perfectamente liso, aproximadamente del tamaño de un automóvil pequeño, gira medio sumergido en un baño azul brillante de sulfato de cobre líquido. A medida que recibe decenas de miles de amperios de electricidad, se forma una lámina sedosa de cobre a partir del baño y posteriormente se envuelve en un rollo largo.

A esa herramienta pronto se le unirán nueve máquinas adicionales, y pronto habrá más en una fábrica. en construcción en Carolina del Sur. Según Straubel, para 2028, las dos ubicaciones tendrán 100 máquinas en funcionamiento, produciendo cada año suficiente lámina para envolver alrededor del planeta seis veces.

El cátodo determina en gran medida el rendimiento, el costo y la huella ambiental de una batería. Conseguir la receta correcta para el polvo catódico negro final requiere años de trabajo en colaboración con cada fabricante que lo comprará. Las muestras deben pasar por muchas rondas de pruebas y calificación antes de ser utilizadas en un automóvil. En Redwood, los trabajadores de la planta de cátodos deben usar trajes completamente sellados, incluidos cascos con tubos de respiración y dos juegos de guantes para garantizar una barrera perfecta en las mangas.

Tanto depende del rendimiento del cátodo que una vez que un importante fabricante de baterías aprueba el uso de un producto, la relación comercial tiende a ser permanente. "Es casi la definición de alto riesgo, alta recompensa", dijo Andy Leach, analista de BloombergNEF. La línea de cátodos que Redwood encargó en marzo producirá sólo 50 megavatios de cátodo al año. Su objetivo principal es realizar pruebas adicionales con los clientes antes de que Redwood encienda las versiones gigantes de 20 gigavatios-hora a finales del próximo año.

El camino a seguir para Redwood es desafiante

"China lleva 10 años dando prioridad seria a los vehículos eléctricos, por lo que está ligeramente por delante", dijo Lachlan Carey, director de programas de RMI en Estados Unidos. "Queda un largo camino por recorrer para ponerse al día y muchas cosas podrían interponerse en el camino". Pero tener a Straubel al frente de Redwood es un punto de venta para los inversores que quieren dar un acto de fe hoy. Fue el cerebro detrás de la estrategia de baterías de Tesla, y sus conexiones desde Silicon Valley hasta Wall Street ayudaron a la compañía a recaudar 2 mil millones de dólares en financiamiento privado y asegurar un compromiso de préstamo de 2 mil millones de dólares del Departamento de Energía que puede aprovechar una vez que se cumplan ciertos hitos.

Sin embargo, un reciclador en Estados Unidos no será suficiente para construir una base de fabricación de vehículos eléctricos en Estados Unidos. Straubel reconoció esa realidad, así como las abrumadoras matemáticas que se avecinan. “La simple verdad es que es algo muy difícil de hacer. Es simplemente impactante para mí, dada la cantidad de capacidad de batería que hay actualmente en línea o en construcción y, sin embargo, el 100 por ciento de su cadena de suministro es importada”.

El reciclaje de baterías es una de las áreas que harán que los vehículos eléctricos sean sostenibles. Redwood Materials está recuperando el 95% de los materiales necesarios para fabricar baterías para vehículos eléctricos y el proceso se puede repetir una y otra vez. Pruébelo con el aceite de motor usado que sale del cárter de millones de automóviles y camiones convencionales que circulan por las carreteras. El reciclaje es realmente la última pieza del rompecabezas que hará que el transporte personal sea sostenible en lugar de una carga para el medio ambiente.

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• Fuente: https://cleantechnica.com/2024/04/26/redwood-materials-has-good-news-about-electric-cars/