Что произойдет, когда миллионы аккумуляторов электромобилей разрядятся?

Apr 27, 2023

Рынок электромобилей растет во время согласованной глобальной кампании по сокращению выбросов на пути к нулевому будущему.

По данным Всемирного экономического форума, в прошлом году продажи электромобилей выросли на 60 процентов, впервые превысив отметку в 10 миллионов.

Еще совсем недавно, в 2017 году, электромобили составляли лишь один из каждых 70 проданных новых легковых автомобилей, однако к 2022 году они составили каждый седьмой такой объем продаж.

Рост популярности электромобилей не демонстрирует никаких признаков замедления, но может ли его популярность оказаться проблематичной для окружающей среды?

Проблема, возникшая в результате перехода на электричество, заключается в том, как справиться с отработанными батареями, которые питают электромобили. По оценкам, только в 2020-х годах миллионы тонн батарей подойдут к концу своего срока службы.

Когда срок службы батареи истечет примерно 10 лет, в идеале ее следует использовать для стационарного хранения энергии, например, в домах, или в качестве резервной для повышения стабильности электросетей, прежде чем в конечном итоге отправить на переработку.

Отправка батарей на свалку была бы расточительной и вредной для окружающей среды, в то время как добыча некоторых материалов связана с проблемами окружающей среды и прав человека, поэтому переработка, позволяющая повторное использование, особенно важна.

В декабре ЕС принял закон, требующий от автопроизводителей перерабатывать отработанные батареи и восстанавливать минимальную часть материалов.

Многие университетские исследовательские группы и начинающие компании разрабатывают более эффективные способы извлечения этих ценных веществ, чтобы их можно было повторно использовать в новых батареях.

Доктор Себастьян Липер, исполнительный директор Watercycle Technologies (в центре), и доктор Ахмед Абделькарим, технический директор (справа), с членами лабораторной команды. Фото: Технологии водного цикла

Среди них — Watercycle Technologies, основанная в 2020 году на базе Манчестерского университета в Великобритании.

По словам доктора Себастьяна Липера, его исполнительного директора, без эффективной переработки материалов сектор «просто станет зависимым от наличия природных ресурсов».

«Что представляет собой устойчивое развитие, то, что представляет собой чистый нулевой показатель, — это освобождение от оков нехватки ресурсов, на чем основана экономика ископаемого топлива», — говорит доктор Липер из Великобритании.

«Чтобы она была устойчивой, вам нужна экономика замкнутого цикла, в которой все эти металлы перерабатываются».

По сравнению со многими другими материалами металлы идеально подходят для вторичной переработки, поскольку теоретически их можно перерабатывать бесконечно. Бумагу, напротив, можно переработать лишь семь раз, поскольку волокна укорачиваются и ослабевают.

Однако извлекать и очищать металлы в аккумуляторах электромобилей непросто, поскольку часто элементы приходится измельчать, образуя вещество, называемое черной массой, смесь таких элементов, как графит, никель, марганец, кобальт и литий.

Зачастую черную массу используют в первую очередь для добычи никеля и кобальта — ценных металлов.

Литий играет центральную роль в функционировании литий-ионных батарей, и поскольку спрос на батареи увеличился, выросла и цена, которая выросла в четыре раза в 2021 году. В соответствии с этим, по словам доктора Липера, технология переработки также больше сместилась в сторону извлечения лития.

Watercycle Technologies работает над тем, чтобы пойти еще дальше, а также извлекать карбонат лития коммерческого качества из отработанных батарей, дополнительно извлекая чистый графит, который также можно использовать повторно.

Графит, форма углерода, имеет гораздо меньшую ценность, чем литий, но используется в гораздо больших количествах, являясь крупнейшим компонентом некоторых аккумуляторов для электромобилей, поэтому ценность двух веществ в одной батарее почти одинакова.

Компания разработала свою технологию в партнерстве с фирмой RSBruce в Шеффилде, к востоку от Манчестера.

Существуют различные подходы к извлечению веществ из отработанных аккумуляторов электромобилей. Один, называемый пирометаллургическим, использует методы пирометаллургии, при которых материалы нагреваются до экстремальных температур, что позволяет их разделить, поскольку они имеют разные точки плавления.