Rodící se recyklační průmysl potřebuje ekonomicky dekonstruovat spoustu formátů.
Shel Evergreen — 19. dubna 2022 9:40 UTC
komentáře čtenářů
Den Země je 22. dubna a jeho obvyklému poselství – starej se o naši planetu – dodaly na naléhavosti výzvy, na které upozornila nejnovější zpráva IPCC. Letos se Ars podívá na technologie, které běžně pokrýváme, od automobilů po výrobu čipů, a zjišťuje, jak můžeme zvýšit jejich udržitelnost a minimalizovat jejich dopad na klima.
Elektromobily, elektrické nářadí, chytré hodinky – lithium-iontové baterie jsou nyní všude. Materiálů k jejich výrobě je však omezený počet a jejich získávání má environmentální, humanitární a ekonomické důsledky. Recyklace je klíčem k řešení těchto problémů, ale nedávná studie ukazuje, že většina lithium-iontových baterií se nikdy nerecykluje.
Lithium a několik dalších kovů, které tvoří tyto baterie, jsou neuvěřitelně cenné. Cena surového lithia je zhruba sedmkrát vyšší, než byste zaplatili za stejnou hmotnost olova, ale na rozdíl od lithiových baterií se téměř všechny olověné baterie recyklují. Ve hře je tedy něco, co přesahuje čistou ekonomiku.
Ukazuje se, že existují dobré důvody, proč k recyklaci lithiových baterií ještě nedošlo. Některé společnosti však očekávají, že to změní, což je dobrá věc, protože recyklace lithiových baterií bude nezbytnou součástí přechodu na obnovitelné zdroje energie.
Lekce olova
Jak extrémní je rozdíl mezi lithiovými a olověnými bateriemi? V roce 2021 byla průměrná cena jedné metrické tuny uhličitanu lithného pro baterie 17,000 2,425 USD ve srovnání s 2021 XNUMX USD na olovnatých severoamerických trzích a suroviny nyní představují více než polovinu nákladů na baterie, podle zprávy Mezinárodní energetické agentury z roku XNUMX ( IEA).
Nerovnováha recyklace je kontraintuitivní, pokud jde o dodávky čerstvého materiálu. Globální zdroje lithia dosahují 89 milionů tun, z nichž většina pochází z Jižní Ameriky, podle nedávné zprávy United States Geological Survey. Naproti tomu celosvětová nabídka olova ve výši 2 miliard tun byla 22krát vyšší než u lithia.
Navzdory menším zásobám lithia studie z počátku tohoto roku v Journal of Indian Institute of Science zjistili, že v USA a EU se recykluje méně než 1 procento lithium-iontových baterií ve srovnání s 99 procenty olověných baterií, které se nejčastěji používají v plynových vozidlech a rozvodných sítích. Podle studie se problémy recyklace pohybují od neustále se vyvíjející technologie baterií přes nákladnou přepravu nebezpečných materiálů až po nepřiměřenou vládní regulaci.
Emma Nehrenheimová, ředitelka pro životní prostředí v bateriích Northvolt, řekla, že všichni očekávali, že olovo již bude postupně vyřazeno, ale ona jeho pokračující ekonomický úspěch připisuje vysoké míře recyklace.
„Pokaždé, když si koupíte baterii pro své auto, musíte vrátit celou baterii zpět a ta jde do recyklačního řetězce,“ řekl Nikhil Gupta, hlavní autor studie a profesor strojního inženýrství na Tandon School of Inženýrství na New York University. To nefungovalo pro lithiové baterie, částečně proto, že existuje tolik formátů. “Tyto baterie jsou všude v různých velikostech,” řekl. Související výzvou je, že technologie lithiových baterií se rychle mění – každý jeden až dva roky, řekl.
Překonání těchto problémů v oblasti recyklace je však nutností. Baterie na lithiové bázi mají ve srovnání s olověnými bateriemi více energie v menším balení. Jsou klíčové pro dekarbonizaci dopravy a umožňují široký přechod na obnovitelné zdroje energie tím, že pomáhají zajistit předvídatelné dodávky energie z jinak přerušovaných větrných a solárních zdrojů. Dosažení těchto přechodů v celosvětovém měřítku je obrovským úkolem. “To by od nás vyžadovalo zásadní pokrok v technologii baterií,” řekl Gupta. “O tom není pochyb.”
V souladu s tím se celosvětová spotřeba lithia od roku 33 zvýšila o 2020 procent. Pokud mají být dosaženy cíle v oblasti obnovitelné energie dostatečné k zastavení změny klimatu, očekává se, že poptávka po lithiu vzroste podle IEA 43krát. “Co se stane, když nebudeme mít zásoby lithia?” řekl Gupta. “Zatím neexistuje dobrá odpověď.”
Lithium není jediným materiálem, který může omezit použití těchto baterií. Anoda a katoda baterií obsahují materiály, které rovněž podléhají potenciálním výpadkům dodávek, jako je kobalt a nikl. Recyklace by tedy mohla pomoci vyřešit řadu problémů s dodávkami. “Pokud chcete postavit baterii, stará baterie obsahuje přesně stejné součásti,” řekl Nehrenheim.
