Ожидается, что в ближайшие годы электромобили резко вырастут. В конечном итоге за ними последует волна использованных батарей, которые — в нынешнем виде — будут отправлены в основном на свалки.
Ряд компаний и исследователей энергетики делают все возможное, чтобы изменить это видение будущего.
Некоторые стартапы по переработке аккумуляторов заявляют, что они могут восстановить примерно 95% лития, кобальта, никеля и других минералов, которые идут в аккумуляторы, резко сокращая потребность в новых горнодобывающих проектах и уменьшая зависимость американских компаний от зарубежных цепочек поставок. И, в отличие от многих других продуктов, эти минералы не разлагаются при переработке, что делает возможной относительно экономию батарей с замкнутым циклом.
Согласно недавнему отчету Министерства энергетики США, утилизации аккумуляторов является одним из ключей к укреплению цепочки поставок аккумуляторов, необходимой для того, чтобы сделать Соединенные Штаты крупным игроком на рынке автомобилей следующего поколения. А в долгосрочной перспективе есть деньги, которые можно заработать для первых последователей, которые смогут разработать модели, которые являются финансово жизнеспособными.
«В ближайшем будущем для создания крупного бизнеса просто не хватит объема аккумуляторов», — сказал Сэм Абуэлсамид, главный аналитик, ведущий исследование электронной мобильности в Guidehouse Insights. «Но через 10 лет? Совершенно верно. У них большой потенциал, чтобы стать очень значительным бизнесом».
Легче сказать, чем сделать. Два основных метода утилизации аккумуляторов в основном считаются неэффективными или дорогостоящими. Большинство используемых сегодня аккумуляторов электромобилей не предназначены для вторичной переработки, что затрудняет их разрушение, и их дорого перевозить на большие расстояния, потому что они считаются опасным материалом.
Конечная цель — разработать процесс переработки аккумуляторов, который дешевле, чем добыча новых полезных ископаемых из-под земли, — и гонка за это уже началась.
«Просто не хватило батарей, которые прошли полный жизненный цикл. Поэтому их просто недостаточно, чтобы сделать их экономически выгодными», — сказал Абуэлсамид. «Но есть группа компаний, которые работают над различными технологиями переработки … потому что это критически важно».
Горы отходов
«Детройтская тройка» планирует инвестировать миллиарды в электрификацию своих автопарков в ближайшие годы, отражая глобальную тенденцию автомобильной промышленности, которая активно переходит на электромобили. По прогнозам Bloomberg, к 2040 году около двух третей всех проданных автомобилей будут электрическими.
Срок службы большинства литий-ионных аккумуляторов, используемых сегодня в электромобилях, составляет от 11 до 13 лет. Но в конечном итоге они будут отправлены на свалку, по некоторым оценкам, создавая миллионы тонн аккумуляторных отходов в год.
Эксперты говорят, что аккумуляторы, которые попадают на свалку, «представляют серьезную угрозу для экосистем и здоровья человека» из-за содержащихся внутри тяжелых металлов и химикатов. Их уничтожение также требует от компаний обеспечения безопасности новых полезных ископаемых.
Некоторые горнодобывающие проекты затрагивают вопросы защиты окружающей среды и прав человека, например, кобальт, который в основном поступает из Демократической Республики Конго. Многие рабочие, в том числе дети, выкапывают материал вручную и часто подвергаются угрозам безопасности.
«Это не лучший вариант для автопроизводителей, которые сейчас стремятся продвигать более экологически сознательные бренды», — сказал Гленн Стивенс, исполнительный директор MICHauto, организации экономического развития в Детройте, занимающейся поддержкой автомобильной промышленности Мичигана.
«Сейчас мы очень активно участвуем в этой круговой экономике, где устойчивость чрезвычайно важна по разным причинам. Но не менее важна и прибыльность», — сказал Стивенс.
По его словам, поиск способов увеличения переработки аккумуляторов помогает автопроизводителям контролировать свою цепочку поставок за счет снижения зависимости от новых проектов в горнодобывающей промышленности. На это могут потребоваться годы, в основном они базируются в зарубежных странах и часто имеют свои собственные экологические проблемы.
Современные аккумуляторы электромобилей не предназначены для разборки и переработки, и на сегодняшний день автопроизводители уделяют особое внимание продлению срока службы и емкости аккумуляторов, а также снижению затрат. Кроме того, электромобили по-прежнему составляют лишь около 2% продаж новых автомобилей, что затрудняет компании зарабатывать деньги на переработке нескольких аккумуляторных батарей, которые в настоящее время существуют.
«Но определенно можно заработать на переработке аккумуляторов», — сказал Стивенс, и на возможности использовать эти восстановленные материалы для создания новых продуктов. «Это непросто сделать, потому что переработка литий-ионных аккумуляторов сильно отличается от переработки свинцово-кислотных аккумуляторов».
Гонка началась
Прямо сейчас есть два основных способа сломать использованную батарею, чтобы собрать внутри минералы. Первый, пирометаллургия, включает нагрев батареи для удаления лишних материалов, в результате чего остается сплав, содержащий минералы, такие как медь, никель и кобальт. Но большая часть лития и алюминия при этом теряется.
Другой, гидрометаллургический, включает измельчение батареи и погружение ее в кислоту для удаления нежелательного материала. Компаниям остается суп, содержащий необходимые металлы, который осаждают, оставляя переработанные минералы, которые можно использовать снова.
«Во многих случаях ценность трудна для работы. За переработку батареи приходится платить, и это нехорошо», — сказал Джеффри Спангенбергер, директор центра ReCell в Управлении автомобильных технологий Министерства энергетики, занимающегося вопросами утилизации аккумуляторов. методы.
Ряд начинающих компаний экспериментируют с тем, как это изменить. Батареи в настоящее время не предназначены для вторичной переработки, поэтому их разборка и отправка на предприятие стоит денег — и очень много, потому что целые литий-ионные батареи тяжелые и считаются опасными, поэтому с них взимается более высокая стоимость доставки. .
Li-Cycle, канадская компания по переработке аккумуляторов, которая в мае вступила в партнерство с General Motors Co. по переработке металлолома от производства аккумуляторов, работает над смягчением этого явления путем измельчения аккумуляторов на локализованных «спицах» и отправки их в централизованный центр для переработки аккумуляторов с использованием гидрометаллургия.
По словам коммерческого директора Кунала Фальфера, Li-Cycle может восстановить до 95% критически важных минералов батареи. Большая часть существующей утилизации компании происходит от побочных продуктов строительных батарей, а не от переработки самих использованных батарей.
Так что «сейчас критическое время для начала наращивания мощностей. Многое изменилось с точки зрения агрессивности OEM-производителей в этой сфере за последние 12 месяцев, что подтолкнуло переработку отходов», — сказал Фальфер.
Redwood Materials, компания по переработке отходов из Невады, основанная бывшим соучредителем Tesla Inc. Дж. Б. Штробелем, использует запатентованный процесс прокаливания для разрушения батарей, а затем растворяет минералы с помощью гидрометаллургии.
Компания утверждает, что может восстанавливать от 95% до 98% никеля, меди, кобальта и лития, используемых в батарее. Компания сотрудничает с Panasonic, которая поставляет батареи для Tesla, и с Envision AESC, чтобы утилизировать отходы процесса производства батарей. Redwood перерабатывает около 20 000 тонн материала ежегодно, сказал Алексис Джорджсон, вице-президент Redwood по коммуникациям и правительственным делам.
«Мы просто сосредоточены на построении и ускорении нашего процесса и продолжаем вводить новшества», — сказала она. «Мы всегда будем искать лучший способ внедрять инновации и совершенствовать технологии».
Ford Motor Co. планирует исследовать добычу полезных ископаемых и переработку аккумуляторов на своем предприятии Ion Park стоимостью 185 миллионов долларов, запланированном в Ромулусе. Stellantis NV заявила, что намеревается перерабатывать и повторно использовать батареи для хранения энергии с партнером, о котором она еще не объявила.
Смотреть вперед
Первые поколения электромобилей только начинают умирать, сказал Спангенбергер из ReCell, а это означает, что цунами батарей отсюда только усилится.
ReCell работает над новым методом рециркуляции, который называется «рециркуляция с прямым катодом», который позволит избежать разрушения катода — «основных внутренностей» батареи — на необработанные минералы и вместо этого восстановить катод, чтобы его можно было снова использовать целиком, экономя деньги на процесс преобразования минералов в катод.
По словам Спангенбергера, существующие варианты утилизации, используемые такими компаниями, как Redwood и Li-Cycle, «великолепны». «Они лучше, чем добывать материал из земли, делать батареи и выбрасывать их. Так что с экологической точки зрения все лучше — главное, мы хотим, чтобы люди сдавали свои батареи на переработку».
Стартапы и лаборатория Спангенбергера обдумывают способы сделать это. Спангенбергер предлагает стимулировать потребителей возвращать свои батареи производителям с помощью скидок или денежных стимулов.
По словам Спангенбергера, хотя возникнет необходимость в улучшении процессов утилизации аккумуляторов, компаниям также следует стремиться упростить устранение проблем с аккумуляторами, а не полностью их утилизировать, когда что-то пойдет не так. «Важно получить максимальную отдачу — я называю это« сортировкой »- батареи по окончании срока службы».
Но переработка может только решить проблемы цепочки поставок аккумуляторов в США, отметил он. Поскольку в США почти нет мощностей по переработке минерального сырья, большую часть минералов, извлеченных из существующих батарей, придется отправлять за границу, что еще больше увеличивает зависимость от других стран как важнейшего экономического двигателя.
При всех проблемах и возможностях, с которыми сталкиваются переработчики аккумуляторов, цель ReCell — разработать систему, доказать ее жизнеспособность и убедить компании, что этим методом стоит воспользоваться.
«Он все еще находится в стадии разработки, — сказал он, — но я думаю, что он приближается».
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК