Rośnie popularność elektryków. Co stanie się z milionami wyczerpanych baterii?

Kiedy żywotność baterii dobiega końca, jej ekologiczne zalety znikają. Jeśli taka bateria trafi na wysypisko śmieci, jej komórki mogą uwalniać toksyny, w tym metale ciężkie, a to tylko jeden z wielu problemów, z którymi obecnie borykają się naukowcy. Jak podkreślają, przede wszystkim potrzebny jest odpowiedni recykling. UE spodziewa się, że do 2030 roku po europejskich drogach będzie jeździć nawet 30 milionów elektrycznych samochodów. Co stanie się ze zużytymi bateriami?

"Tempo, w jakim rozwija się branża jest wręcz przerażające. To coś, czego nigdy wcześniej nie robiono przy takim tempie wzrostu w przypadku zupełnie nowego produktu" - powiedział Paul Anderson z University of Birmingham.

I chociaż główną zaletą elektryków jest to, że nie emitują dwutlenku węgla w trakcie swojego funkcjonowania, to największą bolączką jest to, co się stanie kiedy żywotność baterii dobiegnie końca. Naukowcy podkreślają, że priorytetem jest aby za 10-15 lat, kiedy baterie zaczną się masowo wyczerpywać, istniał odpowiedni przemysł recyklingowy.

Recykling to podstawa

Podczas gdy tradycyjne akumulatory kwasowo-ołowiowe są powszechnie poddawane recyklingowi, na chwilę obecną nie można tego powiedzieć o wersjach litowo-jonowych stosowanych w samochodach elektrycznych. Akumulatory EV są większe i cięższe niż te w zwykłych samochodach i składają się z kilkuset pojedynczych ogniw litowo-jonowych, które wymagają demontażu. Zawierają materiały niebezpieczne i mają niewygodną tendencję do wybuchu w przypadku nieprawidłowego demontażu.

"Obecnie na całym świecie bardzo trudno jest uzyskać szczegółowe dane dotyczące procentu akumulatorów litowo-jonowych poddawanych recyklingowi, ale wartość, którą wszyscy podają, wynosi około 5%. W niektórych częściach świata jest to znacznie mniej" - mówi dr Anderson.

Unia Europejska kładzie nacisk na dostawców pojazdów elektrycznych, aby zajęli się oni akumulatorami pod koniec ich żywotności. "Nie mogą zostać tak po prostu wyrzucone". Na przykład Nissan ponownie wykorzystuje stare akumulatory ze swoich samochodów Leaf w zautomatyzowanych pojazdach kierowanych, które dostarczają części pracownikom w swoich fabrykach. Volkswagen robi to samo, ale niedawno otworzył swój pierwszy zakład recyklingu w Salzgitter w Niemczech i planuje poddać recyklingowi do 3600 systemów akumulatorów rocznie w fazie pilotażowej.

"W wyniku procesu recyklingu odzyskuje się wiele różnych materiałów. W pierwszym kroku skupiamy się na metalach katodowych, takich jak kobalt, nikiel, lit i mangan. Zdemontowane części systemów akumulatorowych, takie jak aluminium i miedź, są przekazywane do ustalonych strumieni recyklingu" - mówi Thomas Tiedje, szef planowania recyklingu w Volkswagen Group Components.

Renault poddaje recyklingowi wszystkie akumulatory do samochodów elektrycznych, jednak na chwilę obecną jest to zaledwie kilkaset rocznie. Akumulator Tesli Model S to wyczyn skomplikowanej inżynierii. Tysiące cylindrycznych ogniw z komponentami pochodzącymi z całego świata przekształcają lit i elektrony w energię wystarczającą do napędzania samochodu przez setki kilometrów bez emisji spalin. Ale kiedy bateria dobiega końca, jej ekologiczne zalety zanikają.

Co na to świat?

To tylko jeden z wielu problemów, z jakimi borykają się naukowcy, którzy próbują rozwiązać pojawiający się problem: jak poddać recyklingowi miliony akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV), które producenci spodziewają się wyprodukować w ciągu najbliższych kilku dekad. "Obecne baterie EV naprawdę nie są przeznaczone do recyklingu" mówi Dana Thompson, pracownik naukowy w Faraday Institution, centrum badawczym zajmującym się problemami z bateriami w Wielkiej Brytanii.

Nie stanowiło to większego problemu, gdy pojazdy elektryczne były rzadkie. Ale teraz technologia się rozwija. Niektórzy producenci samochodów już deklarują, że wycofają silniki spalinowe w ciągu kilku dekad, a analitycy branżowi przewidują, że do 2030 r. na drogach będzie jeździć co najmniej 145 milionów pojazdów elektrycznych, w porównaniu z zaledwie 11 milionami w zeszłym roku.

Rządy starają się wymagać pewnego poziomu recyklingu. W 2018 r. Chiny nałożyły nowe przepisy mające na celu promowanie ponownego wykorzystania komponentów akumulatorów EV. Oczekuje się, że w tym roku Unia Europejska sfinalizuje swoje pierwsze wymagania. W Stanach Zjednoczonych rząd federalny nie wydał jeszcze mandatów dotyczących recyklingu, ale kilka stanów, w tym Kalifornia - największy rynek samochodowy w kraju - bada ustalanie własnych zasad.

Jednak przestrzeganie tych zasad wcale nie będzie takie łatwe. Baterie różnią się bardzo chemią i budową, co utrudnia tworzenie wydajnych systemów recyklingu. A komórki są często utrzymywane razem twardymi klejami, które utrudniają ich rozebranie. Przyczyniło się to do powstania przeszkody ekonomicznej: producentom akumulatorów często taniej jest kupować świeżo wydobyte metale niż korzystać z materiałów pochodzących z recyklingu.

Lepsze metody recyklingu nie tylko zapobiegłyby zanieczyszczeniom, zauważają naukowcy, ale także pomogłyby rządom zwiększyć ich bezpieczeństwo gospodarcze i narodowe poprzez zwiększenie dostaw kluczowych metali stosowanych w akumulatorach, które są kontrolowane przez jeden lub kilka narodów.

Aby przyspieszyć recykling, rządy i przemysł inwestują pieniądze w szereg inicjatyw badawczych. Amerykański Departament Energii (DOE) wpompował około 15 milionów dolarów w ReCell Center, aby koordynować badania prowadzone przez naukowców ze środowisk akademickich, przemysłowych i rządowych. Wielka Brytania poparła projekt ReLiB, wysiłek wielu instytucji. W miarę rozwoju branży pojazdów elektrycznych potrzeba postępu staje się pilna, a naukowcy dodają po prostu: "im szybciej, tym lepiej".

Przypisy:
1. Sciencemag.org
2. BBC News

Czytaj również: