¿Es posible tener vehículos eléctricos sostenibles (VEs)?

La contaminación de los vehículos y la necesidad de cambio

El sector del transporte está cambiando rápidamente. Aunque continúa siendo uno de los muchos sectores en el mundo que genera un porcentaje importante de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), las cosas están cambiando. Un ejemplo de esto puede verse en el uso de combustibles menos contaminantes. A lo largo de los últimos años han aparecido muchas alternativas a la gasolina, como el biodiesel, el gas natural, la electricidad, el hidrógeno o el etanol, pero la opción del combustible eléctrico ha estado liderando el camino en el mercado debido a su coste de producción y al hecho de que no tiene los mismos problemas ni peligros que el resto de las alternativas a la gasolina.

Es importante mencionar que los coches eléctricos son más ecológicos si nos centramos en las emisiones de los vehículos. No obstante, también depende de la fuente que genere la electricidad. Si la electricidad proviene de una planta que quema carbón, petróleo o gas natural, esto significa que no es un vehículo verde. Sin embargo, si la electricidad para cargar los vehículos proviene de la energía solar o eólica, entonces el vehículo puede considerarse 100% ecológico. Dicho esto, de media y a día de hoy, un vehículo eléctrico (VE) alcanza la paridad en términos de emisiones con el motor de un coche de combustión tras unos 33.000 km en carretera.

El impacto medioambiental de las baterías de los VEs

Aparte del tipo de energía utilizada por los VEs y la fuente de energía de la que procede esta electricidad, hay otra parte crítica del sistema que requiere una revisión de sostenibilidad: la batería. Algunos estudios han demostrado que la fabricación de una batería de VE típica puede provocar más emisiones de carbono que los vehículos de gasolina. Esto se debe a la significativa cantidad de energía requerida para suministrar las materias primas y para el propio proceso de fabricación. Además, la vida útil y la eliminación de estas baterías también puede convertirse en una amenaza medioambiental si no se gestionan adecuadamente, provocando incluso un mayor impacto ambiental que los vehículos de combustión.

Las baterías de los EVs no son fáciles de generar, ya que contienen muchos elementos de tierras raras como litio, níquel, cobalto y grafito. Estos materiales raros son difíciles de encontrar y extraer, requiriendo unos procesos de minería y purificación intensivos para separarlos de la tierra que pueden ser bastante contaminantes y suponer un dilema medioambiental y social. Un reportaje de Nature estima que una batería de VE típica utiliza unos 8 kilogramos de litio, 14 kilogramos de cobalto y 20 kilogramos de manganeso.

Teniendo en cuenta la vida útil de una batería para su uso en VEs, están diseñadas desde el principio para un rendimiento duradero de alta intensidad, y actualmente se espera que duren entre 100.000 y 200.000 millas, o unos 15-20 años. Pero esta es la longevidad teórica, ya que la realidad es que su longevidad depende, entre otros factores, de cómo se trate la batería durante su vida útil.

Esto es lo que pasa con todos los tipos de baterías, aunque es en un porcentaje pequeño de alrededor del 2,3 por ciento al año. Las baterías de los VEs también pierden parte de su capacidad máxima con el uso, y este porcentaje depende de factores como el tratamiento de la batería (p. ej., evitar cargar la batería todos los días o cargarla hasta el 80% de la carga total, lo que en la mayoría de los casos nunca sucede).

Evidentemente, las baterías son más sostenibles cuanto más tiempo puedan usarse. El reciclaje juega un papel clave, ya que puede garantizar que hasta el 95% de las materias primas utilizadas en la producción de la batería puedan recuperarse, suprarreciclarse, reutilizarse o destinarse a otros fines después de que superen su larga vida inicial en el vehículo, incluyendo la mayoría de las materias primas contenidas en la batería. La UE requiere que todas las baterías de los VEs sean como mínimo reciclables por peso en un 50 por ciento, una cifra que aumentará al 65 por ciento para 2025. Aun así, este es un proceso de alto consumo energético y debería ser uno de los últimos recursos utilizados.

Alternativas para viejas baterías de VEs cuyo uso ya no es viable en VEs

Una vez más, desecharlas se opone directamente a la sostenibilidad y debería considerarse una de las opciones finales. Una solución inteligente es reutilizar viejas baterías de VEs para otros usos de almacenamiento eléctrico de menor consumo energético, como para la red eléctrica o para empresas y hogares individuales. Por ejemplo, un proyecto de Eaton, BAM y The Mobility House utiliza 148 baterías viejas de Nissan Leaf para crear un almacenamiento de batería de 3 megavatios que puede contrarrestar picos de demanda en el Johan Cruyff Arena de Ámsterdam.

Al convertirse el almacenamiento de energía renovable en un reto clave para las redes de todo el mundo, los sistemas de almacenaje hechos con baterías de VEs usadas pueden ser una aplicación prometedora que proporciona una segunda vida a las viejas baterías.

Una nueva esperanza: baterías sostenibles

Está bastante claro que en la industria del automóvil la opción del VE es la manera en la que el mercado parece estar avanzando y donde se encuentra el mayor equilibrio entre coste, eficiencia y sostenibilidad. También es evidente que todavía hay bastante margen de mejora, siendo la fabricación de baterías para VEs el centro de atención y haciéndolas más sostenibles.

Un ejemplo prometedor de mejora en las baterías para VE es el estudio llevado a cabo por el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés). El equipo liderado por Donald Sadoway, profesor emérito de química de materiales John F. Elliott, ha desarrollado un nuevo tipo de batería utilizando aluminio y azufre como materiales para electrodos, con un electrolito de sal fundida entre ellos. El factor más extraordinario de este nuevo tipo de batería es que está fabricada en su totalidad con materiales muy baratos.

Es bien sabido que las baterías de iones de litio son muy caras, pero lo que sorprende es el hecho de que su electrolito sea combustible, lo que las hace bastante peligrosas, por lo menos a cierto nivel. El señor Sadoway era consciente de estos hechos, lo que le llevó a investigar en busca de metales abundantes y baratos de la tabla periódica que pudieran reemplazar potencialmente al litio teniendo las características electromagnéticas adecuadas requeridas para construir baterías efectivas.

Tras llevar a cabo una investigación intensiva, seleccionó el aluminio como su primer electrodo, ya que es uno de los elementos más abundantes de la Tierra; junto con el azufre, el segundo electrodo y uno de los metales más baratos y abundantes, ampliamente conocido por ser un elemento de desecho producido en las actividades de refinado.  Para el elemento del electrolito, el equipo del MIT analizó las capacidades de las sales fundidas debido a sus bajos puntos de fusión, todo lo contrario que los líquidos orgánicos inflamables.

Según Sadoway, la batería formulada no es adecuada para grandes instalaciones de almacenamiento eléctrico, pero podría ser viable e ideal para baterías pequeñas y medianas utilizadas en hogares pequeños, produciendo unas pocas decenas de kilovatios/hora de capacidad de almacenamiento, similar a la utilizada por las baterías de VEs.

Qué está por llegar

Cuando pensamos en sistemas de energía sostenibles, en este caso los que se valoran para proporcionar energía a un vehículo, es importante tener en cuenta no solo el impacto medioambiental producido por la energía consumida sino también todos los distintos impactos medioambientales de cada uno de los componentes de todo el ciclo integral incluyendo, entre otros, la producción de energía, su almacenamiento y el ciclo de vida, duración y eliminación de sus componentes.

Para mejorar la sostenibilidad integral del VE, tenemos que garantizar que la energía generada para los VEs procede de fuentes de energía más limpias, como la energía solar o eólica. Fabricar baterías sostenibles con distintos tipos de materiales también puede reducir el coste y el impacto energético y social, entre otras cosas. Las baterías también deben utilizarse para otros fines adecuados cuando ya no tengan la capacidad de usarse en VEs y reciclarse para generar nuevas baterías, ampliar su ciclo de vida total y retrasar o prevenir su eliminación cuando sea posible.

Los seres humanos son conscientes de los beneficios para nuestro planeta de tener sistemas de energía sostenibles y tomar las decisiones correctas en cuanto a la protección del medio ambiente. Solo tenemos un planeta, y debemos asegurarnos de protegerlo, no solo por la supervivencia de nuestra propia especie sino por la supervivencia de todas las formas de vida de la Tierra, a las que estamos inevitablemente ligados y de las que dependemos.