Estudio ambiental comparativo de la producción de celdas 2032 de Li-S con celdas comerciales mediante análisis de ciclo de vida

Abstract

Una de las tecnologías más promisorias para la próxima generación de baterías de Li son las baterías recargables de Li-S. Estas contienen un cátodo de un compósito de azufre, un electrolito orgánico y litio metálico como material activo para el ánodo, y poseen una densidad de energía teórica aproximadamente seis veces mayor que la de las baterías comerciales convencionales. El uso de biomasas residuales para la producción de los cátodos de baterías de Li-S permitiría otorgar valor agregado a un material que normalmente sería considerado como un residuo. Así, a través de un proceso de pirólisis simple del residuo post-cocción (ABW) proveniente de la fabricación de cerveza y con el agregado de una elevada carga de S (70%), recientemente se obtuvo un compósito de C y S útil para la elaboración de cátodos de celdas de Li-S de gran eficiencia. Dado que la Argentina posee abundantes reservas de litio que pueden utilizarse como materia prima para la producción de sistemas de acumulación de energía, y siendo la biomasa residual antes mencionada un recurso renovable, puede inferirse que, si los estudios del impacto ambiental de la producción de celdas de Li-S reflejan resultados favorables, ahondar en el desarrollo de este tipo de celdas implicaría además beneficios económicos y sociales para el país. Así, se presenta en este trabajo un estudio comparativo entre baterías comerciales (NMC811, NMC111 y NCA) y la de Li-S (Cell2032-LiS). Se utiliza el Análisis de Ciclo de Vida (LCA) como herramienta para realizar dicha comparación, estableciéndose como unidad funcional la producción de un 1 kWh. Se consideró la producción de celdas de Li-S de la puerta a la puerta, omitiendo la consideración de la carga ambiental proveniente del ABW, ya que se trata de un residuo de una actividad industrial previa. Los datos de inventario fueron obtenidos de la síntesis a escala laboratorio del compósito C-S y del ensamble de la celda, mientras que para las celdas comerciales se adaptaron inventarios disponibles en la base de datos Ecoinvent v3.8. Los impactos atribuidos fueron evaluados mediante el método ReCiPe 2016 Midpoint (H) V1.1 y el programa Brightway2.Los resultados de la evaluación del impacto ambiental demuestran que la celda de LiS exhibe los menores valores en todas las categorías de impacto analizadas, destacándose el bajo valor en las categorías de TE, MRS, HTnc y WC. En base a estos resultados, es evidente que profundizar en el desarrollo de este tipo de celda presenta un gran potencial frente a las mencionadas opciones convencionales de almacenamiento de energía y contribuirá a una transición energética más sustentable.