Как выбрать окружающую среду и стоимость?

Агентство Bloomberg ранее опубликовало отчет о том, что к 2040 году число владельцев электромобилей в мире вырастет до 559 миллионов единиц.Однако электромобиль-это не вечный двигатель, его батарея однажды состарится, и никто не хочет, чтобы вредные вещества, содержащиеся в батарее, наносили вред нашей окружающей среде.

Поэтому политики и исследователи начали задумываться о том, как бороться с умирающими батареями на электромобилях, и утилизация является одним из вариантов.

Недавно исследователи из Университета Карнеги-Меллона опубликовали статью в журнале "Устойчивость природы", подразделе журнала "Природа", в которой обсуждаются загрязнение окружающей среды и экономические затраты на переработку и повторное использование автомобильных аккумуляторов.

В статье упоминаются три типа катодных материалов (катоды в батареях): оксид никель-марганца-кобальта (NMC), оксид никель-кобальта-алюминия (NCA) и фосфат железа (LFP).Первые два катодных материала обычно используются в легковых автомобилях, в то время как LFP является фаворитом электрических автобусов (в электрических автобусах BYD используются батареи LFP).

Учитывая важность упаковки батарей для выбора методов повторного использования, в статье также сравниваются цилиндрические батареи (тип батареи, используемый Tesla) с батареями в мягкой упаковке.

Исследователи также сравнили методы повторного использования, в том числе пирометаллургическое повторное использование (подвергая ценные части батареи воздействию высоких температур, а затем перерабатывая эти металлы в сплавы), гидрометаллургическое повторное использование (отфильтровывая ценные металлы из батареи, а затем отделяя необходимые металлы от раствора) и “прямое повторное использование положительных электродов” (положительный электрод батареи остается таким, какой он есть, но добавляется новый литий для восстановления первоначальной производительности батареи).

Чтобы избежать загрязнения окружающей среды в процессе повторного использования, исследователи также провели анализ жизненного цикла различных видов химического сырья для аккумуляторов. Они оценили загрязнение, потребление энергии и стоимость переработанного сырья, а также сравнили общую стоимость вновь построенных батарей и переработанных батарей.

Защищает ли переработка отходов окружающую среду или разрушает ее?

Результаты анализа показывают, что независимо от того, какой метод утилизации используется для батарей LFP на электрических автобусах, дополнительного загрязнения избежать невозможно.В то же время, поскольку нетрудно добывать аккумуляторное сырье, используемое в электрических автобусах, а сокращение выбросов парниковых газов в процессе переработки не может компенсировать потребляемую энергию и вновь образующиеся парниковые газы, в соответствии с существующими техническими условиями, недавно построенные автобусные батареи более экологичны, чем переработка старых батарей.

Однако, если вы пересядете на обычный электрический легковой автомобиль, эта теория игр будет сложнее.Потому что, будь то батареи NMC или NCA, гидрометаллургия и повторное использование прямого катода могут снизить выбросы парниковых газов, но если вы хотите значительно сэкономить энергию и сократить выбросы, обязательным условием должно быть использование батарей с мягкой упаковкой.

Что касается метода повторного использования пирометаллургии, то эффект гораздо хуже.Кроме того, исследователи также обнаружили, что пирометаллургия привела к увеличению выбросов в каждом тестируемом образце (конкретное количество связано с жизненным циклом батареи), и сырье, извлеченное таким образом, не все может быть использовано в новых батареях.В настоящее время Европа в основном использует пирометаллургию для переработки и повторного использования старых батарей, и половина веса всей батареи должна быть переработана в ходе всего процесса.

В исследовательской работе также указывалось, что после того, как металлические материалы в положительном электроде и батарейном элементе будут превращены в металлические сплавы, другие негорючие точечные новые материалы станут шлаком, который в будущем может быть использован в качестве цементного сырья.

Однако это не идеальный способ превратить отходы в сокровища, поскольку в документе 2018 года указывалось, что производство цемента является третьим по величине источником выбросов парниковых газов в мире, уступая только сжиганию ископаемого топлива и изменениям в землепользовании (таким как вырубка лесов).

Следует отметить, что в статье, опубликованной в "Экологическая устойчивость природы", не учитывается последующее воздействие батарей на окружающую среду. Поэтому до сих пор неясно, перевешивают ли преимущества пирометаллургического повторного использования недостатки или недостатки перевешивают преимущества для окружающей среды.

Приведет ли переработка отходов к росту затрат?

Экономические выгоды от переработки и повторного использования батарей не столь очевидны, как экологические выгоды. При расчете общей бухгалтерской книги мы должны учитывать стоимость восстановленных металлических материалов.

Возьмем, к примеру, кобальт, цена на который действительно выросла в последние годы. Его переработка и повторное использование могут снизить зависимость стран и компаний от этого металла.Из-за многолетних войн в основных районах добычи кобальта использование меньшего количества кобальта или даже его отсутствие может поддерживать мир и разрешать гуманитарные кризисы. В конце концов, убийства невозможны без покупки и продажи (исследование 2018 года также показало, что у многих конголезских рабочих, занятых в горнодобывающей промышленности, повышенные остатки кобальта в крови и моче, что может привести к повреждению их сердца, легких и щитовидной железы в будущем).

В документе также отмечается, что даже если переработка и повторное использование аккумуляторов для электромобилей не приносит экономических выгод, регулирующие органы должны решительно вмешаться в защиту окружающей среды и выделить средства для финансирования или поощрения переработки и повторного использования электромобилей.

Исследователи также обнаружили, что повторно литий-ионизирующие батареи, обработанные методом повторного использования с прямым положительным электродом, могут обеспечить безубыточность с точки зрения экономических выгод.Например, если стоимость восстановления катодных материалов для батарей NMC и NCA не превышает 115 и 119 долларов США за килограмм соответственно, то регенерированные катодные материалы могут быть наравне с вновь изготовленными материалами с точки зрения цены.Таким образом, метод повторного использования прямого положительного электрода является конкурентоспособным по стоимости.

В настоящее время многие компании, производящие электромобили, изучают альтернативные варианты, такие как использование устаревших аккумуляторов электромобилей в качестве станций хранения энергии для зданий.Что касается того, могут ли эти решения обеспечить экологическую и экономическую беспроигрышную ситуацию, я боюсь, что у нынешних отраслевых экспертов нет уверенности.К счастью, все производители усердно работают, иначе желание электромобилей доминировать в мире станет зеркалом.