Garantir um futuro alimentado a bateria através da reciclagem automatizada

Inseguranças relativamente às matérias-primas

No entanto, o crescimento futuro do fabrico de baterias e das indústrias que estas servem depende, em grande medida, da garantia de um fornecimento fiável de materiais como lítio, cobalto, cobre, níquel, manganês e grafite.

Atualmente, a China domina não só a produção de baterias, mas também o fornecimento de matérias-primas, uma vez que possui a maioria das minas em África, na Austrália e na América do Sul. Embora a Europa tenha as suas próprias reservas de matérias-primas para baterias, estas ainda não estão a ser exploradas, e o processo de abertura de uma mina demora anos e não meses.

O outro caminho para obter matérias-primas é recuperá-las de baterias que já foram construídas. Em teoria, esta é uma estratégia promissora para a Europa, a fim de reduzir a dependência de cadeias de fornecimento globais precárias e estabelecer uma produção sustentável em circuito fechado. No entanto, a realidade é que a reciclagem de baterias está repleta de complicações.

Desafios da reciclagem de baterias

O principal problema é a falta de padronização nos produtos químicos e na construção das baterias. Atualmente, ninguém sabe realmente o que está no interior das baterias em circulação. Os recicladores criaram bases de dados que podem consultar para identificar o modelo da bateria e determinar os materiais utilizados, mas mesmo que encontrem correspondência, não existem garantias de que a anatomia da bateria coincida totalmente com a base de dados. Ao longo da sua vida útil, uma bateria será submetida a alterações químicas e estruturais irreversíveis que podem resultar na degradação do material. Da mesma forma, as alterações nos fornecedores de matérias-primas durante o ciclo de vida de um determinado subtipo podem levar a alterações na composição.

A qualidade é outra questão para os recicladores que procuram extrair e recuperar matérias-primas das baterias. O lítio, por exemplo, deve ser 100% puro para ser reutilizado – se for contaminado, mesmo que muito ligeiramente, durante o processo de reciclagem, não será possível reutilizá-lo.

Um outro problema é o facto de nem todas as baterias serem devolvidas em boas condições e de os danos nem sempre serem visíveis, o que dificulta a avaliação do seu estado por parte dos recicladores. Pode acontecer que uma bateria de automóvel tenha estado envolvida num acidente ou que os terminais de uma bateria eletrónica tenham sido lavados, o que afeta a reciclagem da bateria.

Adequada para uma segunda vida?

A reciclagem de baterias não se resume à recuperação de matérias-primas para a produção de baterias novas, mas também à reparação e reutilização de baterias para aplicações de segunda vida. Quando a capacidade de uma bateria atinge um nível inferior a 80%, o limite considerado aceitável para veículos elétricos, não há motivo para não lhe ser dada uma segunda vida como parte de uma solução de armazenamento de energia.

No entanto, isto representa um conjunto de desafios, e os recicladores têm de passar por um longo processo de tomada de decisões para identificar se uma bateria é adequada para aplicações de segunda vida antes de ser possível abri-la. Além disso, também precisam de garantir que têm uma quantidade suficiente das mesmas baterias para projetos de armazenamento de energia de grande capacidade, em que não é possível misturar tipos de baterias diferentes.

Separação e desmontagem da bateria: uma operação manual

Devido aos vários desafios, a desmontagem das baterias para reciclagem continua a ser um processo totalmente manual. Essencialmente, trata-se de um processo de fabrico inverso, no qual os componentes eletrónicos e os produtos químicos têm de ser removidos separadamente. Não se trata apenas de uma tarefa lenta e árdua quando executada manualmente, sendo também uma tarefa perigosa. A bateria deve ser descarregada antes de ser desmontada, uma vez que, se um trabalhador entrar em contacto com as peças ativas de uma bateria carregada, pode sofrer um choque elétrico grave. A presença de materiais venenosos, como solventes e eletrólitos, também constitui um risco grave para a saúde e segurança ao manusear baterias.

O regulamento relativo a baterias da UE

O novo regulamento relativo a baterias da UE representa um enorme passo no sentido de estabelecer uma economia circular para as baterias e os respetivos componentes. Para além de definir objetivos para a eficiência da reciclagem, a recuperação de materiais e o conteúdo reciclado, a legislação inclui vários requisitos que de alguma forma abordam as questões que os recicladores enfrentam atualmente.

Uma das disposições é que as baterias utilizadas em veículos e sistemas eletrónicos têm de ser amovíveis. Isto não só prolongará a vida útil destes produtos, como também facilitará a remoção das baterias para fins de reciclagem.

Um outro requisito é que, a partir de 2027, todas as baterias eletrónicas industriais e para veículos com mais de 2 kWh vendidas no mercado da UE necessitam de um passaporte de bateria exclusivo, acessível através de um código QR. Isto será revolucionário para a reciclagem de baterias, uma vez que eliminará muitas das incertezas relacionadas com a composição das baterias.

No entanto, será necessário um período de tempo considerável para que os passaportes digitais tenham uma utilidade prática para os recicladores. As baterias têm uma vida útil mínima de oito anos, sendo que a sua vida útil real está geralmente mais próxima dos 15 anos. Isto significa que as primeiras baterias com passaportes digitais estarão disponíveis para reciclagem a partir de 2035, e que as baterias sem passaportes continuarão a ser utilizadas em 2040. Entretanto, existe uma necessidade urgente de avanço das técnicas de teste e medição do estado das baterias com base em tecnologia.

A automação tem um potencial revolucionário

A automação inteligente é a chave para a separação e desmontagem seguras e eficientes das baterias, para permitir que sejam facilmente recicladas. A tecnologia de visão e deteção pode ser combinada com a análise de dados e a IA para identificar o tipo de bateria, os robôs podem realizar tarefas perigosas, como abrir, descarregar e desmontar a bateria, sem colocar os trabalhadores em risco, e os processos digitalizados podem apoiar a separação da chamada "massa ativa".

A OMRON é parceira da rede de investigação alemã DiLiRec que, ao longo dos próximos três anos, se concentrará no desenvolvimento de processos de reciclagem sustentáveis para o material do cátodo de fosfato de ferro-lítio (LFP). A separação eficiente das células das baterias, a desmontagem e o descarnamento dos elétrodos, bem como o registo sistemático de dados nos subprocessos de reciclagem de baterias, foram identificados como pré-requisitos para uma reciclagem eficiente de LFP. A OMRON fornece capacidades de robótica, análise de dados e visão e deteção com tecnologia de IA ao ecossistema, que reúne fabricantes de baterias, investigadores e recicladores.

A falta de autonomia da Europa na produção de baterias ameaça o crescimento futuro das suas indústrias da eletromobilidade e da energia. O avanço da infraestrutura de reciclagem de baterias da região é fundamental para garantir o fornecimento das matérias-primas de que estas indústrias necessitam, bem como para criar a circularidade necessária para concretizar o potencial de sustentabilidade das tecnologias alimentadas a bateria. A automação da separação e desmontagem de baterias é uma peça pequena, mas crucial, deste quebra-cabeças, e a OMRON orgulha-se de fazer parte de um movimento que está a impulsionar a mudança para um novo paradigma.