Vorige week debuteerde Ford met de F-150 Lightning, een volledig elektrische versie van de best verkochte auto in Amerika. In veel opzichten is de 530 pk Een vrachtwagen van 6,500 pond doet denken aan Ford's Model T, die auto's betaalbaar maakte voor de middenklasse. Met 45,000 pre-orders in de eerste 48 uur is Ford's batterijgevoede monster goed voor ongeveer 20% van alle geregistreerde EV's vorig jaar in de VS
Naast de F-150 Lightning zullen vooraanstaande fabrikanten de komende jaren honderden andere EV-versies uitbrengen. Maar naarmate dit vitale bedrijf zich uitbreidt, rijst een nieuw probleem: hoe alle mineralen te verkrijgen die nodig zijn om EV-batterijen te maken.
Al het lithium, nikkel, kobalt en koper in die batterijen is ooit gewonnen. Tot op de dag van vandaag is een groot deel van die mijnbouw geconcentreerd in landen als Rusland en Indonesië, waar toezicht op het milieu doorgaans ontbreekt, de arbeidsnormen losjes zijn en mijnbouw in het verleden de spanningen in de lokale gemeenschap heeft aangewakkerd. De vraag naar batterijmaterialen zal naar verwachting omhoogschieten aangezien het aantal EV's op de weg stijgt van 10 miljoen in 2020 tot 145 miljoen in 2030. Critici zeggen dat de ontwikkeling van schone doorvoer een smerige mijnbouwexplosie zou kunnen veroorzaken.
Experts zeggen dat we het beter moeten doen in het recyclen van EV-batterijen om de noodzaak van nieuwe mijnbouw te voorkomen. Hoewel er tot nu toe slechts een paar EV-batterijen zijn afgedankt, miljoenen tonnen zullen naar verwachting in de komende decennia worden ontmanteld. Er zijn betere recyclingtechnologie en overheidsvoorschriften nodig om het storten van batterijen te voorkomen.
Batterij demontage
EV-batterijen zijn ingewikkelde technologische apparaten, maar dat zijn ze ook gelijk op de lithium-ionbatterij in uw telefoon. Een batterijcel bestaat uit een lithiummetaalkathode, een grafietanode, een separator en een vloeibaar elektrolyt dat bestaat uit lithiumzout. Er ontstaat een stroom als geladen lithiumionen van anode naar kathode gaan.
Om een auto te laten draaien, zijn duizenden cellen verpakt in modules, die vervolgens aan elkaar worden gekoppeld tot batterijpakketten en worden beschermd door metalen behuizingen. Elk van deze enorme elektrochemische sandwiches kan meer dan duizend pond wegen (de F150-Lightning-batterij weegt naar verluidt) dichter bij 2,000 pond).
Batterijen bevatten de meeste waardevolle materialen die recyclers zoeken. Maar EV-batterijen zijn gebouwd om jaren en duizenden kilometers mee te gaan, niet gedemonteerd. "Je wilt niet dat ze op enig moment om welke reden dan ook uit elkaar vallen", zegt Paul Andersen, hoofdonderzoeker van het Faraday Institution's Reuse and Recycling of Lithium-Ion Batteries (ReLib)-project aan de Universiteit van Birmingham.
Het demonteren van EV-batterijen is duur en moeilijk, de huidige recyclingtechnologieën zijn primitief. Nadat de batterij is ontladen, wordt de buitenste schil verwijderd en worden de modules versnipperd en verbrand. Lithium en mangaan branden, waardoor een legeringsslurry achterblijft die rijk is aan koper, nikkel en kobalt. Sterke zuren kunnen dan worden gebruikt om metalen van een legering te scheiden. Bij pyro- en hydrometallurgische terugwinningsprocedures ontstaan giftige gassen en afvalproducten, die veel energie vergen.
Hoewel kobalt en nikkel vaak in aanzienlijke hoeveelheden worden teruggewonnen, wordt lithium zelden gerecycled. Als lithium wordt teruggewonnen, is het vaak ongeschikt voor de productie van batterijen.
Directe recycling of het isoleren van het kathodemateriaal van individuele batterijcellen en het rehabiliteren van de chemische mengsels daarin, inclusief het terug toevoegen van lithium dat uitgeput is door gebruik, misschien een schonere en efficiëntere oplossing in de toekomst. Deze strategie zou recyclers op een dag in staat kunnen stellen meer materialen uit batterijen te halen en waardevollere eindproducten te produceren, zegt Gavin Harper van het Faraday-instituut.
Een industrie laten groeien
het IEA gelooft dat de wereld nu kan recyclen 180,000 ton lege EV-batterijen per jaar. Ter vergelijking: alle EV's van 2019 zullen: voortbrengen 500,000 ton batterijafval.
Dat is maar een jaar. Het IEA voorspelt dat tegen 2040 1,300 GWh aan oude batterijen moet worden gerecycled. Harper wijst erop dat een 80 kilowattuur Tesla Model 3 batterijpakket iets meer dan duizend pond weegt. Als al die lege batterijen van Tesla Model 3s waren, is dat ongeveer 8 miljoen ton batterijafval, wat 1.3 keer het grootste deel van de Grote Piramide van Gizeh is.
Als het op de juiste manier wordt gerecycled, kan dergelijk afval een aanzienlijke mineraalvoorraad zijn. Het IEA voorspelt dat recycling in 12 tot 2040% van de minerale behoefte van de EV-industrie kan dekken als de markt groeit in een tempo dat de opwarming van de aarde onder de 3.6 ° F (2 ° C) houdt. Hetzelfde klimaatscenario met positievere aannames voor recycling zou kunnen leiden tot een aanzienlijk grotere rol voor recycling.
Volgens een recente Grondwerken analyse, zou recycling tegen 25 tot 35% van de lithiumbehoefte van de EV-industrie en tot 2040% van de kobalt- en nikkelbehoefte kunnen voorzien.
Volgens het rapport co-auteur en University of Technology Sydney onderzoeksdirecteur Nick Florin, zijn deze cijfers "niet bedoeld om de toekomst te voorspellen". "We bieden een mogelijke toekomst om de rol van recycling te onderzoeken bij het verminderen van de behoefte aan nieuwe mijnbouw."
Ze benadrukken de noodzaak van strenge overheidsvoorschriften om de recycling van EV-batterijen te helpen om die belofte te realiseren. Dit kunnen onder meer ontwerpnormen voor batterijen zijn die recycling gemakkelijker maken, programma's voor het terugnemen van batterijen, wetten die het storten van afval verbieden en regels die het vervoer van gevaarlijk batterijafval voor recycling tussen rechtsgebieden vergemakkelijken.
Met de nieuwe wetten zal de EU specifieke doelen stellen voor de winning van mineralen, naast: regelend Verwijdering van EV-batterijen. Maar slechts drie staten verplichten fabrikanten van lithium-ionbatterijen om met hun afval om te gaan.
Recycling zal niet voldoende zijn om aan de vraag naar batterijmetalen te voldoen, aangezien de industrie snel groeit. Recycling, volgens Thea Riofrancos, een politicoloog aan het Providence College in Rhode Island, die onderzoek doet naar de exploitatie van hulpbronnen en groene technologie. Andere strategieën zijn onder meer het ontwikkelen van nieuwe batterijen die minder mineralen nodig hebben, het verbeteren van het openbaar vervoer en het creëren van beloopbare en fietsbare steden.
In de komende decennia zal recycling misschien maar een kwart tot een derde van onze behoeften aan batterijmineralen dekken, maar het helpt ons "onze verbinding met technologie te heroverwegen", aldus Riofrancos. Het idee van biofysische grenzen wordt versterkt door recycling.
PlatoAi. Web3 opnieuw uitgevonden. Gegevensintelligentie versterkt.
Klik hier om toegang te krijgen.
