Co-reciclado de baterías de iones de litio agotadas y plásticos en materiales absorbentes de microondas mediante control catalítico Ni-Co

Convertir baterías viejas y residuos plásticos en escudos útiles

Montones de baterías gastadas de vehículos eléctricos y envases plásticos son dos de los problemas de residuos más preocupantes hoy en día. Este estudio muestra una forma de abordar ambos a la vez: transformar baterías de iones de litio agotadas y residuos plásticos mixtos en un nuevo material capaz de absorber microondas no deseadas. Estos materiales son importantes para reducir interferencias electrónicas y mejorar tecnologías furtivas, y este enfoque lo logra mientras reduce la contaminación y recupera metales valiosos.

Por qué son difíciles de gestionar los residuos de baterías y plásticos

Las baterías de iones de litio en vehículos eléctricos suelen durar solo entre cinco y ocho años antes de necesitar reemplazo, dejando grandes volúmenes de packs usados cargados con metales críticos como níquel, cobalto, manganeso y litio. Al mismo tiempo, se producen más de 380 millones de toneladas de plástico cada año, gran parte de las cuales resiste la degradación y contamina suelos y océanos. Los métodos tradicionales para gestionar estos residuos —como quemar plásticos o fundir baterías— consumen mucha energía, liberan gases de efecto invernadero y humos tóxicos, y a menudo solo recuperan metales a granel en lugar de crear productos de mayor valor.

Cocinar los residuos juntos para fabricar tubos diminutos

Los investigadores diseñaron un proceso en el que polvo de cátodo de baterías triturado y plásticos mixtos se calientan juntos dentro de un reactor de acero cerrado. Un ingrediente clave es el plástico PET, común en botellas de bebida, que se mezcla con otros polímeros como polietileno y polipropileno. Al calentar a alrededor de 550 °C, los plásticos se descomponen en gases que reducen los óxidos metálicos del material de la batería y aportan carbono. Los átomos de níquel y cobalto se agrupan en partículas muy pequeñas, mientras que el litio sale en forma de carbonato de litio que luego puede lavarse con agua.

Cómo el PET mantiene activo al metal

En muchos procesos que convierten plástico en carbono, los catalizadores metálicos se «ahogan» rápidamente porque capas gruesas de carbono recubren su superficie y detienen las reacciones. Aquí, el PET altera la mezcla de gases de modo que el carbono no se acumula de forma indiscriminada. Su descomposición produce monóxido y dióxido de carbono, que ayudan a eliminar el carbono desordenado mientras permiten que los gases ricos en carbono alimenten el crecimiento ordenado de nanotubos de carbono. El carbonato de litio que se forma actúa además como separador, impidiendo que las partículas de níquel–cobalto crezcan por encima de unos 100 nanómetros. Este control del tamaño mantiene a los metales altamente activos y guía el crecimiento de densos bosques de nanotubos entrelazados con pequeñas partículas metálicas y óxidos de manganeso.

De polvo negro a escudo contra microondas

Tras el paso inicial de «co-pirólisis», el producto sólido se calienta brevemente de nuevo a unos 800 °C en atmósfera inerte. Este segundo tratamiento elimina el carbono residual difuso y mejora el orden y la conductividad eléctrica de los nanotubos. El material final es un compuesto ligero donde partículas metálicas y óxidos están incrustados en una red conductora de nanotubos de carbono multicapas. Probado en frecuencias comunes de radares y comunicaciones, este polvo —mezclado en un aglutinante simple— muestra una fuerte absorción de microondas. Con un espesor de recubrimiento de aproximadamente 2,4 milímetros, puede absorber más del 90% de las ondas entrantes en una banda de 7 gigahercios de ancho, y las profundidades de absorción máxima son aún mayores.

Beneficios ambientales y económicos

Más allá del rendimiento en laboratorio, el equipo evaluó cómo esta vía de valorización se compara con tres métodos industriales principales de reciclaje: fundición a alta temperatura, lixiviación química y regeneración directa de cátodos. Usando análisis de ciclo de vida y un modelo de reciclaje de baterías, encontraron que el enfoque de co-pirólisis consume menos energía y agua y produce muchas menos emisiones de gases de efecto invernadero por kilogramo de residuo procesado. También evita ácidos minerales fuertes, recuperando el litio como carbonato de litio mediante un simple lavado con agua. Dado que el producto final es un material absorbente de microondas de alto valor, en su modelo el proceso puede generar beneficios sustancialmente mayores que las rutas de reciclaje convencionales.

Qué significa esto para la vida cotidiana

En términos sencillos, el estudio demuestra que las baterías de coches eléctricos de ayer y los plásticos desechables pueden convertirse en los escudos de alta tecnología de mañana para gestionar ondas electromagnéticas. Al controlar inteligentemente cómo se descomponen los plásticos y cómo se comportan las partículas metálicas durante el calentamiento, los investigadores convierten residuos mixtos en un fino polvo negro que recupera metales críticos y desempeña un fuerte papel como absorbente de microondas. Esto ofrece una vía práctica para reducir residuos, disminuir el impacto climático y crear materiales avanzados a partir de recursos que de otro modo se desecharían.

Cita: Qiu, B., Hou, Y., Shi, Z. et al. Co-upcycling spent lithium-ion batteries and plastics into microwave absorbing materials with Ni-Co catalyst control. Nat Commun 17, 2822 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69501-1

Palabras clave: reciclaje de baterías de iones de litio, valorización de residuos plásticos, nanotubos de carbono, materiales absorbentes de microondas, economía circular