Могат ли да се рециклират батериите за електрически превозни средства?

Между 2000 и 2018 г. броят на произведените литиево-йонни батерии нараства 80 пъти. През 2018 г. 66% от тях са използвани в електрически превозни средства. Планираното развитие на електрическата мобилност ще повиши търсенето на батерии, като според прогнозата на Международната агенция по енергетика то ще се увеличи 17-кратно между 2019 и 2030 г. Това повдига множество въпроси, свързани с използваните за производството на тези батерии материали – какви ресурси са включени, какви въздействия оказва добивът им върху околната среда, могат ли да бъдат рециклирани?

Когато се разглеждат използваните понастоящем материали за производство на литиево-йонни батерии, трябва да се има предвид, че съществуват различни батерийни технологии. Макар всички батерии да съдържат литий, другите компоненти се различават – батериите в телефоните или компютрите съдържат кобалт, докато тези за превозни средства могат да съдържат кобалт с никел или манган или да не съдържат изобщо кобалт, какъвто е случаят с желязо-фосфатните технологии. Трудно е да бъде идентифициран точният химичен състав на батериите, тъй като той е търговска тайна. В допълнение редовно се внасят подобрения с цел оптимизиране на експлоатационните показатели на батериите, тоест с времето техният химичен състав еволюира. Основните материали за производството на литиево-йонни батерии са литий, кобалт, никел, манган и графит, като всички те са свързани с рискове по отношение на доставките и околната среда.

Какви са въздействията

Въпросът за въздействието на производството на батерии върху околната среда е може би още по-важен. Дори и да има достатъчно материали, въздействията от употребата им трябва да бъдат взети под сериозно внимание.

Проучвания показват, че производството на батерии може да има значителни въздействия по отношение на токсичността за човека или замърсяването на екосистемите. В допълнение има нужда да се следят работните условия в определени страни. Анализирането на екологичните въздействия изисква цялостни познания за състава на батериите и производствените процеси, но както беше споменато, получаването на тази информация е трудно.

Процеси на рециклиране

Съществуват две основни фамилии процеси за рециклиране на батерии, които могат да се използват поотделно или в комбинация. При пирометалургичните процеси органичните и пластмасовите компоненти се унищожават в резултат на излагането им на високи температури. По този начин остават само металните компоненти – никел, кобалт, мед и т. н., които след това се сепарират чрез химични процеси. Хидрометалургичните методи не включват високотемпературен етап. Вместо това, компонентите се разделят благодарение на бани с различни разтвори, които са химично адаптирани за предвидените за възстановяване материали.

И в двата случая батериите първо трябва да бъдат смелени на прах. Понастоящем двата процеса се прилагат в индустриален мащаб за рециклиране на литиево-йонни батерии за телефони и лаптопи с цел възстановяване на съдържащия се в тях кобалт. Материалът е толкова ценен, че възстановяването му гарантира икономическата рентабилност на сектора.

Тъй като обаче не всички литиево-йонни батерии за електрически превозни средства съдържат кобалт, въпросът за икономическия модел за рециклирането им остава неразрешен, поради което все още няма реален сектор за преработката на тези батерии. Основната причина е липсата на достатъчен обем батерии – широкото навлизане на електромобилите е относително ново явление и техните батерии все още не са достигнали края на експлоатационния си живот.

В допълнение дефиницията за този край на експлоатационния живот сама по себе си е обект на дискусия. Например тяговите батерии се смятат за негодни за употреба, когато са загубили 20 или 30% от капацитета си, което съответства на еквивалентна загуба от автономността на превозното средство.

Има дебат около потенциалния "втори живот" за батериите за електрически превозни средства, който ще позволи удължаване на експлоатацията им и ограничаване на въздействието им върху околната среда. Първият проблем, свързан с това, е необходимото преконфигуриране на батериите и техния механизъм за мониторинг. На второ място трябва да бъдат идентифицирани приложения за тези батерии с намален капацитет. Те биха могли да се използват например за системи за съхранение на енергия, свързани с електроразпределителната мрежа. Операторът на френската електропреносна мрежа RTE обаче вярва, че това решение не е подходящо, функционално и икономически, и препоръчва рециклиране на батериите за електрически превозни средства след изтичане на експлоатационния им живот.

Установяване на рециклиращ сектор

Установяването на рециклиращ сектор ще изисква също икономически модел, способен да се адаптира към широката гама от батерийни технологии, без да е нужно прилагането на голям брой различни процеси на рециклиране.

Следва да се отбележи, че справянето с въпросите по отношение на въздействията върху околната среда и рециклирането не е лесно, защото технологиите все още не са достигнали зрялост и дългосрочната им устойчивост все още не е гарантирана. Поради тези причини екологичните, икономическите и социалните въздействия на производството и рециклирането на батерии за електрически превозни средства и техните материали трябва да продължат да бъдат проучвани.