Actualmente, la demanda global de baterías de ion-litio es de 184 GWh, estimándose que se multiplique por 14 en 2030. En este contexto de creciente demanda, se hace necesario asegurar una producción industrial sostenible,segura, flexible, pero también rentable ofreciendo celdas de vanguardia. Por este motivo, la UE ha establecido un ambicioso objetivo industrial para convertir a Europa en un líder mundial estratégico en la cadena de valor de las baterías de ion-litio con la idea de impulsar una industria sostenible e innovadora.

Gigagreen es un proyecto Horizonte Europa recientemente aprobado por la Comisión Europea que supondrá un impulso hacia nuevas técnicas de fabricación de celdas ion-Li de generación 3B. Está apoyado por un consorcio internacional de 16 entidades que representan a toda la cadena de valor de la fabricación de baterías, desde desarrolladores de materiales (JM, ARLANXEO, NMKS, SOLV) hasta fabricantes de celdas (LEC), proveedores de servicios y maquinaria (MIT, ABEE, SIE, INEGI) y socios tecnológicos multidisciplinarios (CETIM, SINTEF, CICE, UNIPR, UPV, POLITO). En general, los socios representan a 6 estados miembros (Italia, España, Francia, Bélgica, Alemania y Portugal) y 2 países asociados (Noruega y Reino Unido).

Impulsados por la necesidad de obtener procesos que se adapten a las necesidades de las futuras gigafábricas de la UE, el objetivo final de Gigagreen es obtener un conjunto de materiales novedosos (aglutinantes, electrolitos, separadores, materiales activos de cátodo y ánodo, etc.), adaptados a técnicas innovadoras de procesamiento de electrodos secos y húmedos, que motiven la generación de rutas de diseño a fábrica y un gemelo digital basado en datos.

Preparados para crear el futuro viable
Así, durante los cuatro años de duración de esta investigación industrial aplicada, se desarrollarán nuevos procesos de fabricación de componentes de celdas y electrodos, buscando el mínimo impacto ambiental y consumo de energía. Para ello se diseñarán celdas que faciliten la reutilización y el desmontaje y aumenten la rentabilidad y seguridad de procesos y productos, así como tecnologías de alto rendimiento que puedan escalarse y automatizarse fácilmente.

Actualmente, la fabricación de electrodos de celdas ion-Li convencionales requiere de un procesamiento que, a futuro, no será viable. Por ello, Gigagreen se centrará en la fabricación de componentes de baterías mediante nuevas rutas de procesamiento húmedo y en seco. Además, también se explorará y probará la viabilidad de varios procesos de electrodos sin solventes.

En este sentido y, alineado con la hoja de ruta Battery 2030+ y con la normativa de reciclaje de la UE, Gigagreen promoverá nuevos conceptos de reciclaje, como el reacondicionamiento o reutilización de electrodos y electrolitos, superando así los desafíos del reciclaje de las baterías de ion-Li.

Gemelos digitales para optimización del proceso fabril
CETIM Centro Tecnológico ha asumido el rol de socio tecnológico líder de la tarea denominada Gemelo Digital y, para la cual, aplicará su conocimiento en el ámbito de la electroquímica y baterías y su expertise en sistemas digitales. Su misión será desarrollar, probar y optimizar un modelo de gemelo digital que integre los nuevos procesos de fabricación de baterías, bajo la ruta de procesamiento húmedo, de forma que sea posible monitorizar y optimizar el proceso industrial para, simular distintos escenarios y realizar un óptimo escalado industrial de la producción de baterías.

En paralelo, CETIM también participará en el desarrollo de una plataforma de datos digitales que servirá como centro de documentación para desarrolladores y que será empleada como punto de partida para las tareas de análisis ambiental y de costos.

La previsión es que, mediante la utilización del gemelo digital desarrollado por CETIM, se alcancen importantes mejoras en los nuevos procesos de fabricación del proyecto Gigagreen, tales como una mayor productividad, reducción de la huella de carbono, mejora de la fiabilidad de los productos obtenidos, e incremento de la flexibilidad de los procesos que permitiría una rápida adaptación a futuras innovaciones en el ámbito de los materiales para baterías, ayudando a la creación de gigafactorías más sostenibles.

Por su parte, CIC energiGUNE, centro de investigación vasco referente en almacenamiento de energía y especializado en baterías, soluciones de energía térmica y tecnologías del hidrógeno, y miembro de Basque Research & Technology Alliance-BRTA, impulsará el desarrollo de procesos sostenibles para la producción de celdas de baterías de ion-litio, que faciliten una reducción significativa del impacto ambiental y del coste energético en la fase de diseño. 

Gigagreen es un proyecto liderado por la Universidad Politécnica de Turín, en el que participan CIC energiGUNE, Sustainable Innovations, ABEE, Solvionic, Leclanche, Nanomakers, Universidad de Parma, Universidad Politécnica de Valencia, Sintef, Inegi Oporto, Arlanxeo, Alphanov, Manz Italia, CETIM y Johnson Matthey.