Características y peligros de los CRM y los polvos tóxicos

Los principales polvos CRM utilizados en la fabricación de baterías de iones de litio son:

Hidróxido de litio (LiOH)

El hidróxido de litio es una materia prima clave para la producción de cátodos para baterías de iones de litio. Se utiliza para producir óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC), óxido de litio, níquel, cobalto y aluminio (NCA) y otros compuestos catódicos.

Óxido de níquel (NiO)

El óxido de níquel es un componente importante de los cátodos NMC y NCA, que proporcionan una alta capacidad energética y una larga vida útil. Aumentar el contenido de níquel en los cátodos permite mejorar la densidad energética de las baterías, lo cual es un problema importante para las aplicaciones automotrices.

Óxido de cobalto (Co3O4)

El óxido de cobalto se utiliza en la fabricación de cátodos para baterías de iones de litio, particularmente en compuestos NMC y NCA. Aunque el cobalto es un elemento costoso y controvertido debido a cuestiones éticas y ambientales que rodean su extracción, ayuda a mejorar la estabilidad y el rendimiento de las baterías. Se están realizando esfuerzos para reducir el contenido de cobalto en los cátodos o desarrollar alternativas sin cobalto.

Óxido de manganeso (MnO2)

El óxido de manganeso se utiliza en la fabricación de óxido de litio y manganeso (LMO) y cátodos NMC. Proporciona una buena estabilidad térmica y una mayor seguridad para las baterías de iones de litio, pero tiene una capacidad energética menor que los cátodos a base de níquel y cobalto.

Los polvos de materias primas críticas, como el hidróxido de litio, el óxido de níquel, el óxido de cobalto y el óxido de manganeso, son componentes clave para la fabricación de baterías de iones de litio y su suministro, procesamiento y eliminación. El uso tiene un impacto significativo en el rendimiento, el costo y la durabilidad de la batería.

Estos compuestos se utilizan en preparación de materiales catódicos activos  (PCAM - Precursor Cathode Active Material/Material Activo Catódico Precursor), que luego se transforman en materiales catódicos activos (CAM - Cathode Active Material/Material activo del cátodo).

Las Materias Primas Críticas (CRM) y los polvos tóxicos tienen varias características que los hacen potencialmente peligrosos para la salud humana y el medio ambiente, así como para la seguridad de los procesos productivos.

Tamaño de grano fino

Los polvos CRM suelen tener un tamaño de partícula muy fino, lo que facilita a los trabajadores inhalarlos y dispersarlos en el aire. Esto puede provocar problemas respiratorios, irritación del tracto respiratorio y efectos sobre la salud a largo plazo tras una exposición prolongada.

Reactividad química

Algunos polvos de CRM pueden reaccionar violentamente con el agua, el aire u otras sustancias, liberando calor, gases tóxicos u otros productos peligrosos. Esta reactividad puede conllevar riesgos para la seguridad de los trabajadores y de las instalaciones, así como para el medio ambiente.

Toxicidad

Los polvos de CRM pueden presentar efectos tóxicos para la salud humana, incluso en dosis bajas. Los efectos pueden variar según la naturaleza y la concentración de las sustancias, pero pueden incluir irritación de la piel, problemas respiratorios, efectos neurológicos o daños a los órganos.

Inflamabilidad

Algunos polvos de CRM son inflamables o presentan riesgo de explosión en determinadas condiciones, por ejemplo, en presencia de fuentes de ignición, polvo en suspensión o altas concentraciones de gases inflamables. Esto puede suponer riesgos para la seguridad de los trabajadores y las instalaciones, así como para el medio ambiente.

Debido a estas características peligrosas, es importante contar con medidas de protección adecuadas, como equipos de contención, sistemas de ventilación, equipos de protección personal y procedimientos de manipulación segura, para garantizar la seguridad de los trabajadores, la protección ambiental y la calidad del producto al manipular polvos CRM.
 

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La exposición a las Materias Primas Críticas (CRM) en polvo puede tener graves consecuencias para la salud de los trabajadores y el medio ambiente.

Los efectos sobre la salud pueden incluir :

Irritación de las vías respiratorias y de la piel

La inhalación o el contacto de la piel con los polvos CRM puede causar irritación, picor, enrojecimiento y otros síntomas desagradables.

Sensibilización alérgica

La exposición repetida a los polvos CRM puede provocar sensibilización alérgica, con reacciones alérgicas como asma, rinitis o eczema.

Un posible efecto cancerígeno

Algunos polvos CRM, en particular los que contienen níquel y cobalto, pueden tener efectos cancerígenos. La exposición prolongada o a altas concentraciones puede aumentar el riesgo de desarrollar ciertos tipos de cáncer, como el de pulmón o el nasofaríngeo.

Toxicidad en órganos diana

Los polvos CRM pueden tener efectos tóxicos en órganos específicos, como el hígado, los riñones o el sistema nervioso. Estos efectos pueden manifestarse en diversos síntomas, como náuseas, dolores de cabeza, mareos o problemas de memoria y concentración.

En términos medioambientales, los polvos CRM pueden tener efectos negativos como

Contaminación del suelo y del agua

Los CRM en polvo pueden depositarse en el suelo y penetrar en las aguas subterráneas o superficiales, lo que provoca contaminación y riesgos para los ecosistemas acuáticos y terrestres.

Alteración de los ecosistemas

La contaminación por polvos CRM puede afectar a la biodiversidad y perturbar los ecosistemas, con efectos tóxicos sobre plantas, animales y microorganismos.

Un riesgo a largo plazo para la biodiversidad

Los efectos de la contaminación por polvos CRM pueden persistir en el medio ambiente durante largos periodos, con consecuencias a largo plazo para la biodiversidad y los servicios de los ecosistemas.

Para minimizar estos riesgos para la salud y el medio ambiente, es vital establecer medidas de protección adecuadas, como equipos de contención, sistemas de ventilación, equipos de protección individual y procedimientos de manipulación seguros, cuando se manipulan polvos CRM.

Caso práctico: Vaciado y dosificación de big bags para la fabricación de colectores de cobre para baterías eléctricas