Blaski i cienie elektromobliności, czyli o recyklingu baterii litowo-jonowych
BloombergNEF szacuje, że w 2040 roku dwie trzecie sprzedawanych na świecie samochodów osobowych będzie miało napęd elektryczny. Problem polega na tym, że w tej chwili tylko 5 proc. instalowanych w nich baterii jest poddawanych recyklingowi.
.Naukowców coraz bardziej niepokoi problem wynikający z jednorazowego użytku baterii litowo-jonowych (Li) użytych do produkcji aut elektrycznych, urządzeń elektronicznych i megaakumulatorów używanych do przechowywania energii ze źródeł odnawialnych. Uwzględniając dodatkowo ślady ekologiczne związane z wydobyciem surowców potrzebnych do budowy akumulatora oraz rosnący nacisk na wdrożenie OZE i elektromobilności, problem będzie tylko narastał.
Największym wyzwaniem związanym z eksploatacją akumulatorów litowo-jonowych jest zużycie. Oczywiście ich naturalną cechą jest wielokrotność ładowania, jednak z każdym cyklem parametry akumulatora słabną i w pewnym momencie przestaje on spełniać swoje zadanie.
„Musimy znaleźć sposób, aby wprowadzić je w tak zwany obiegowy cykl życia, ponieważ wydobycie litu, kobaltu i niklu, ich rafinacja i przetworzenie na baterie wymaga dużo energii elektrycznej i wysiłku. Nie możemy dłużej traktować akumulatorów jako jednorazowego użytku” – mówi Shirley Meng, profesor technologii energetycznych na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego.
Problem z recyklingiem akumulatorów litowo-jonowych wynika z faktu, że odbywa się on na drodze rozdrobnienia, w związku z czym odzyskane produkty są trudne do ponownego wykorzystania.
„Obecna metoda polegająca na rozdrabnianiu wszystkiego i próbach oczyszczenia złożonej mieszaniny skutkuje drogimi procesami z produktami o niskiej wartości” – mówi Andrew Abbott, chemik fizyczny z Uniwersytetu w Leicester
W efekcie recykling okazuje się droższy niż tradycyjne wydobywanie litu. Dochodzą do tego jeszcze ślady ekologiczne. Do wydobycia jednej tony litu potrzebne jest ponad 2,3 miliona litrów wody. Sam proces wydobycia ma także skutki bezpośrednie jak zanik roślinności.
Wyzwanie jakie stoi przed naukowcami, którzy chcą wdrożyć recykling akumulatorów, polega na usprawnieniu całego procesu i uczynienia go opłacalnym z punktu widzenia przemysłu. Z pewnością dla producentów aut elektrycznych i akumulatorów istotny jest fakt, że te zużyte nadal zawierają bardzo cenne metale.
Odzyskiwanie cennych surowców
.Jedną z metod odzyskiwania tych surowców przygotowuje zespół Andrew Abbotta z Faraday Institution w Wielkiej Brytanii. Polega ona na wykorzystaniu ultradźwięków do usuwania powłoki z powierzchni katody i anody akumulatora. Metoda to może pozwolić przetworzyć 100-krotnie więcej materiałów w tym samym czasie, w porównaniu do tradycyjnej hydrometalurgii. Andrew Abbot twierdzi, że koszty takiego procesu będą co najmniej o połowę mniejsze, niż koszty wytworzenia baterii w klasyczny sposób. Istotą ma być robotyzacja procesu, która usprawni rozbieranie zużytych baterii.
Alternatywne rozwiązanie zakłada wdrożenie baterii, które ulegają degradacji. Pracami nad baterią organiczno-radiową (ORB) zajmuje się m.in. profesor Jodie Lutkenhaus z Texas A&M University. W tym przypadku, problemem staje się przede wszystkim stworzenie takiego akumulatora, który mógłby konkurować z baterią litowo-jonową. Na chwilę obecną największym wyzwaniem jakie stoi przed badaczami chcącymi wdrożyć takie rozwiązanie, jest duży koszt materiałów potrzebnych do budowy baterii ORB.
Problem recyklingu według badaczy nie zostanie rozwiązany przez nich samych. Potrzebny jest udział producentów baterii i samochodów elektrycznych, choćby poprzez oznaczanie kodem kreskowym każdej baterii. Dzięki czemu proces zautomatyzowanego sortowania baterii stanie się o wiele łatwiejszy.
