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Les poudres de matières premières critiques (CRM) jouent un rôle essentiel dans la production de batteries, qui sont largement utilisées dans les véhicules électriques, les appareils électroniques portables et les systèmes de stockage d'énergie renouvelable.
Quels sont les types de poudres CRM utilisées dans la fabrication des batteries ?
Les principales poudres CRM utilisées dans la production de batteries lithium-ion sont :
Hydroxyde de lithium (LiOH)
L'hydroxyde de lithium est une matière première importante pour la production de cathodes pour les batteries lithium-ion. Il est utilisé pour fabriquer de l'oxyde de lithium nickel manganèse cobalt (NMC), de l'alumine lithium nickel cobalt (NCA) et d'autres composés cathodiques.
Oxyde de nickel (NiO)
L'oxyde de nickel est un composant clé des cathodes NMC et NCA, qui offrent une capacité énergétique élevée et une longue durée de vie. L'augmentation de la teneur en nickel dans les cathodes améliore la densité énergétique des batteries, ce qui est très important pour les applications automobiles.
Oxyde de cobalt (Co3O4)
L'oxyde de cobalt est utilisé dans la production de cathodes pour les batteries lithium-ion, en particulier dans les composés NMC et NCA. Bien que le cobalt soit un élément coûteux et controversé en raison des problèmes éthiques et environnementaux liés à son extraction, il contribue à améliorer la stabilité et les performances des batteries. Des efforts sont faits pour réduire la teneur en cobalt des cathodes ou pour développer des alternatives sans cobalt.
Oxyde de manganèse (MnO2)
L'oxyde de manganèse est utilisé dans la production de cathodes d'oxyde de lithium et de manganèse (LMO) et de cathodes NMC. Il offre une bonne stabilité thermique et une sécurité accrue pour les batteries lithium-ion, mais sa capacité énergétique est inférieure à celle des cathodes à base de nickel et de cobalt.
Les poudres de matières premières essentielles telles que l'hydroxyde de lithium, l'oxyde de nickel, l'oxyde de cobalt et l'oxyde de manganèse sont des composants clés dans la production des batteries lithium-ion et leur approvisionnement, leur traitement et leur utilisation ont un impact significatif sur les performances, le coût et la durabilité des batteries.
Ces composés sont utilisés dans la préparation des matériaux actifs de cathode (PCAM - Precursor Cathode Active Material), qui sont ensuite convertis en matériaux actifs de cathode(CAM - Cathode Active Material).
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2. ¿Cuáles son las propiedades fisicoquímicas y los peligros asociados?
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 las partículas finas
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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3. ¿Cuáles son los impactos ambientales y de salud de los polvos CRM y tóxicos?
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 confinamiento, 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
