Sunt reciclabile bateriile mașinilor electrice?

Industria reciclării bateriilor pentru vehicule electrice (VE) este încă la început, deoarece majoritatea vehiculelor electrice au circulat pe șosele de mai puțin de cinci ani. Însă, până în 2040, ar putea exista aproximativ 200.000 de tone metrice de baterii litiu-ion care necesită eliminare, reciclare sau refolosire.

Fără o reciclare robustă, lumea se confruntă cu o problemă extrem de toxică. Cu ea, beneficiile de mediu ale vehiculelor electrice cresc și mai mult.

Importanța reciclării bateriilor VE

Bateriile litiu-ion sunt componenta cheie a unui vehicul electric. Sunt cea mai scumpă componentă a VE și necesită un lanț de aprovizionare care poate avea costuri legate de drepturile omului și de mediu.

În timp ce vehiculele electrice nu emit gaze cu efect de seră în timpul funcționării, procesul de fabricație poate contribui cu până la 25% din totalul emisiilor de încălzire globală pe parcursul ciclului de viață al vehiculului.

Menținerea bateriilor litiu-ion departe de gropile de gunoi este esențială datorită toxicității și inflamabilității lor. Reciclarea și refolosirea bateriilor VE pot juca un rol important în reducerea necesității de litiu, cobalt și nichel noi. Extracția acestor materiale are impacturi negative asupra mediului și comunităților locale, inclusiv poluarea solului, a aerului și a apei.

Provocări în reciclare

Chimia bateriilor VE variază de la model la model. Deși bateriile litiu-ion sunt utilizate comercial din 1991, tehnologia încă se schimbă rapid, dar cum vor arăta bateriile VE în 2030 este o întrebare deschisă.

O altă provocare este multitudinea de forme în care vin bateriile. Spre deosebire de bateriile obișnuite, bateriile VE nu au dimensiuni și forme uniforme. Mai degrabă, celulele individuale ale bateriei sunt aranjate în module care sunt ele însele organizate într-un pachet sigilat cu adezivi aproape imposibil de rupt.

Cu atât de multe forme diferite, dezasamblarea și reciclarea fiecăruia poate dura ore, ridicând costul materialelor până la punctul în care, în prezent, este mai ieftin pentru producători să cumpere materiale noi decât cele reciclate.

Refolosirea înainte de reciclare

Bateriile pierd aproximativ 2,3% din capacitatea lor energetică anual, astfel încât o baterie veche de 12 ani ar putea avea 76% din capacitatea sa originală de stocare.

Stocarea energiei, ea însăși o industrie în plină expansiune, poate refolosi aceste baterii după ce VE a ajuns la sfârșitul vieții sale. Ele pot fi utilizate ca dispozitive de stocare a energiei în locuințe, ca stocare la scară utilitară pentru a oferi reziliență rețelei electrice sau chiar pentru a alimenta roboți. Refolosirea poate dubla durata de viață utilă a bateriilor, moment în care acestea pot fi reciclate.

Procesul de reciclare a bateriilor VE

În prezent, reciclarea bateriilor se realizează un pachet pe rând. Pachetele trebuie mai întâi să aibă adezivii desfăcuți pentru a accesa celulele individuale. Apoi, celulele pot fi arse sau dizolvate într-un bazin de acid, producând fie o masă de materiale carbonizate, fie o soluție vâscoasă de materiale potențial toxice.

Arderea necesită cantități imense de energie, în timp ce utilizarea solvenților prezintă riscuri pentru sănătate. Alte metode, mai puțin dăunătoare sau intensive energetic, cum ar fi utilizarea apei, sunt încă în stadiul de cercetare și dezvoltare. În prezent, dezasamblarea manuală simplă oferă o rată mai mare (80%) de recuperare a materialelor decât focul sau solvenții.

Reciclatorii extrag cobaltul și nichelul valoros din baterii, deoarece litiul și grafitul sunt prea ușor disponibile. Pe măsură ce apar noi chimii, în special cele care încearcă să reducă utilizarea cobaltului, o sursă principală de venit pentru reciclatori ar putea fi pierdută. O altă sursă de venit în procesul de reciclare poate fi reciclarea anodului și catodului unei baterii intacte, mai degrabă decât descompunerea lor în materialele componente.

Politici pentru reciclarea bateriilor VE

Există deja legislație amplă care acoperă fabricarea, utilizarea și reciclarea bateriilor litiu-ion. Acestea pot fi ușor extinse pentru a face din bateriile VE parte a unei economii circulare.

Etichetarea

Etichetarea este esențială pentru o reciclare eficientă. Majoritatea pachetelor de baterii VE nu conțin informații despre chimia anodului, catodului sau electrolitului, ceea ce înseamnă că reciclatorii sunt lăsați în necunoștință.

Asemenea codului de identificare a rășinii (numărul din interiorul triunghiului) de pe materiale plastice, etichetele de conținut de pe baterii le vor permite să fie sortate și procesate mecanic, reducând costurile și îmbunătățind ratele de reciclare.

Societatea Inginerilor Automobiliști din SUA, care a stabilit standarde pentru infrastructura de încărcare a bateriilor, a recomandat, de asemenea, etichetarea.

Standarde de proiectare

Pentru multe produse, considerațiile privind sfârșitul vieții cad în sarcina consumatorului, nu a producătorului. Incorporarea standardelor de proiectare în procesul de fabricație este dificilă într-o industrie incipientă și disruptivă, cum ar fi vehiculele electrice.

Cu toate acestea, standardele de proiectare vor apărea în cele din urmă prin reglementări guvernamentale sau din interiorul industriei în sine. Ele au fost deja o parte de succes a eforturilor de reciclare pe piețe mature precum aluminiul, sticla, catalizatorii auto și bateriile plumb-acid.

Co-localizarea

Bateriile sunt grele și costisitoare de transportat, așa că producția lor în apropierea centrelor de producție auto este un alt aspect.

Co-localizarea industriilor de reciclare a bateriilor cu producția de VE poate reduce semnificativ costul vehiculelor electrice și poate reduce emisiile lor de gaze cu efect de seră pe parcursul ciclului de viață.

Închiderea ciclului

Reciclarea bateriilor plumb-acid ar trebui să ofere producătorilor de baterii VE, reciclatorilor și factorilor de decizie politică un model de urmat. Între 95-99% din bateriile plumb-acid sunt reciclate în prezent, în mare parte deoarece sunt fabricate dintr-un amestec standard de materiale închise într-o singură carcasă.

Cu îmbunătățiri ale tehnologiilor și o mai bună coordonare a întregului ciclu de viață al bateriilor litiu-ion, Uniunea Oamenilor de Știință Îngrijorați (Union of Concerned Scientists) prezice că Statele Unite își pot reduce dependența de cererea de resurse extrase din surse străine cu 30% până la 40% până în 2030.

Închiderea ciclului dintre producția și reciclarea bateriilor VE va face din vehiculele electrice o alternativă și mai sustenabilă la mașinile pe benzină.