Reciclaje inteligente de baterías

Científicos de la Facultad de Informática de la Universidad Pontificia de Salamanca (Upsa) desarrollan un proyecto centrado en recuperar baterías de litio para fabricar acumuladores de energía domésticos basado en la economía circular. El grupo de investigación Gestión y Ética del Conocimiento, integrado por profesores de la Upsa, liderados por el catedrático de Investigación Operativa Alfonso López Rivero, han trabajado en el proyecto nacional ‘Cerbea’ financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y cofinanciado por la Unión Europea.

Esta iniciativa tiene como objetivo principal desarrollar un sistema que optimice las soluciones actuales para la recuperación, validación y reutilización de baterías de litio. Pero, además, «busca establecer un marco basado en los principios de la economía circular que promueva el reciclaje de estas baterías, las cuales, al ser desechadas de forma incorrecta suelen acabar en contenedores de residuos generales, contaminando el suelo. Entre los fines del proyecto se incluye la creación de acumuladores de energía eléctrica a partir de baterías recuperadas, con el propósito de reducir los costes de electricidad, disminuir las emisiones de carbono y generar un beneficio económico tanto para individuos, empresas e instituciones que participen en el proceso», apunta López Rivero, catedrático en de la citada facultad donde también dirige el Instituto de Inteligencia Artificial (IIAUPSA).

Para lograrlo, implementaron un sistema que integra ‘Machine Learning’, ‘Internet de las Cosas (IoT)’ y ‘Edge Computing’, con el que pueden realizar una clasificación automatizada de las baterías recuperadas, así como su integración en sistemas de almacenamiento de energía domésticos.

«Nuestro sistema de recuperación de baterías de litio funciona a través de un proceso estructurado que integra tecnología avanzada de diagnóstico, métodos eficientes de reutilización y un enfoque basado en la economía circular».

Para ello, en primer lugar, utilizan herramientas de análisis para evaluar el estado de las baterías desechadas, determinando su capacidad restante y su viabilidad para ser reutilizadas. Este diagnóstico se realiza mediante pruebas de carga-descarga masivas a través de dispositivos IoT, lo que les permite clasificar las baterías según su nivel de degradación.

Las baterías que aún tienen un rendimiento aceptable se reacondicionan y ensamblan en nuevos acumuladores de energía para diversas aplicaciones, como el almacenamiento en sistemas de energías renovables o como acumuladores en casas o empresas donde la tarifa es más barata en las franjas nocturnas. Y, por otro lado, aquellas que no pueden ser reutilizadas se entregan a las plantas de procesamiento donde se les aplica procesos de reciclaje especializados, recuperando materiales valiosos como el litio, el cobalto y el níquel para su reintegración en la fabricación de nuevas baterías.

«‘Cerbea’ surge como una respuesta a la creciente problemática ambiental y económica derivada de una mala gestión de baterías de litio al final de su vida útil. Muchas veces los ciudadanos y algunas empresas no saben cómo se deben gestionar correctamente estos residuos. Con el aumento del uso de dispositivos electrónicos portátiles y la movilidad eléctrica, las baterías de litio descartadas empiezan a ser un problema muy importante en nuestras cadenas de gestión de residuos urbanos. Muchas de estas baterías terminan en contenedores de residuos generales, contaminando el suelo y desaprovechando materiales valiosos que podrían ser reutilizados», apunta.

«Ante esta situación, y gracias a nuestra experiencia en proyectos IoT y sistemas de optimización basados en Inteligencia Artificial, decidimos desarrollar un sistema que optimiza la recuperación y reutilización de estas baterías, puesto que el problema de los desechos de estas ya es una realidad y, en los próximos años, será aún más grave».

Según asegura, calculan que para 2030 habrá millones de toneladas de baterías en desuso en todo el mundo, sobre todo por el crecimiento acelerado de los vehículos eléctricos -coches, motos, patinetes, bicicletas, etc- y el uso masivo de dispositivos electrónicos. Cada batería de un vehículo eléctrico tiene cientos o incluso miles de celdas de litio, y muchas ya están llegando al final de su vida útil. Estas, «si no se gestionan correctamente, terminarán en vertederos, contaminando el ambiente y desperdiciando materiales valiosos que podrían reutilizarse. Además, extraer litio, cobalto y níquel no solo tiene un alto coste ambiental, sino también social. Recuperar estos materiales es clave para reducir la dependencia de la minería y minimizar el impacto ecológico».

Así, con el proyecto no solo buscan reducir el impacto ambiental del desecho de baterías, sino también generar beneficios económicos y energéticos, ofreciendo una alternativa sostenible que favorece a ciudadanos, empresas e instituciones. Para ello, han desarrollado un ‘locker’ inteligente que facilita la entrega de baterías usadas junto con un sistema de incentivos que motiva la participación.

Esta iniciativa se enmarca dentro de un proyecto de investigación de dos años. Durante su primera fase han sentado las bases teóricas y prácticas para definir los objetivos técnicos y operativos del sistema de recuperación y reutilización de baterías de litio. Para ello han realizado un análisis exhaustivo de las tecnologías disponibles, que serán fundamentales para optimizar el proceso, y han diseñado la arquitectura del dispositivo de validación, integrando sensores inteligentes que permiten evaluar la vida útil de las baterías de forma rápida y a un menor coste. Además, han realizado las primeras pruebas de la infraestructura física con unos resultados muy prometedores, con un porcentaje de celdas recuperadas muy alto.

Los siguientes pasos de la iniciativa se centrarán en mejorar y optimizar el sistema, ampliando las funcionalidades para aumentar la eficiencia y capacidad de operación. «Además, estamos en conversaciones con diferentes empresas y entidades clave del sector, como empresas especializadas en reciclaje y gestión de residuos, así como entidades tecnológicas, que nos permitan llevar el sistema a un nivel más industrializado y escalable», concluye.