Įvadas: Baterijos „galutinis tikslas“ ir Žemės „lūžio taškas“
2023 m. pasaulinė ličio-jonų baterijų rinka viršijo 80 mlrd. JAV dolerių, Kinijoje buvo daugiau nei 20 mln. naujų energetinių transporto priemonių ir 1,4 mlrd. išmaniųjų telefonų naudotojų visame pasaulyje. Kol džiaugiamės tyliu elektromobilių efektyvumu ir išmaniųjų įrenginių patogumu, tyko nebyli krizė:šimtai milijonų tonų panaudotų ličio{0}}jonų baterijų kasmet išmetama, šalinama sąvartynuose arba neefektyviai apdorojama, kobalto, nikelio, ličio ir toksiškų elektrolitų nutekėjimas į dirvą ir vandenį, netgi sukelia gaisrus ir sprogimus. Ironiška,daugiau nei 95 % šių „atliekų“ gaminių medžiagų yra perdirbamos-seno akumuliatoriaus galutinis taškas gali būti naujos pramonės pradžios taškas. Tačiau mūsų aplaidumas stumia Žemę link ekologinio žlugimo ir išteklių išeikvojimo.
Ši krizė atskleidžia gilesnį žmonių civilizacijos prieštaravimą: mes trokštame pakeisti pasaulį per energetikos revoliucijas, bet ignoruojame technologinių atliekų likimą; mes persekiojame „begalinio augimo“ iliuziją grobdami ribotus Žemės išteklius.Ličio{0}}jonų baterijų perdirbimas nėra tik aplinkos problema,-tai atsiskaitymas su mūsų civilizacijos tvarumu.
1 skyrius: Pamiršta „aplinkos laiko bomba“ – paslėpti panaudotų ličio{1}}jonų baterijų pavojai
1.1 Išteklių švaistymas: po žeme palaidotos „miesto kasyklos“ ir žmonijos trumparegystė{1}}
Pagrindinės ličio -jonų baterijų-ličio, kobalto ir nikelio- medžiagos yra vadinamos „baltuoju aliejumi“ ir „baterijos auksu“. Pasaulinės ličio atsargos gali patenkinti paklausą tik ateinančius 30 metų, o kobalto pasiūla labai priklauso nuo politiškai nestabilių regionų, tokių kaip Kongo Demokratinė Respublika (KDR), kur kasyba dažnai apima vaikų darbą ir ekologinį naikinimą. Daržmonių atliekos yra stulbinančios:
Vienoje išmaniojo telefono baterijoje yra ~3 gramai kobalto; elektromobilio (EV) akumuliatorius išlaiko daugiau nei 10 kg.Pagal dabartinius šalinimo rodiklius iki 2030 m. pasaulis praras daugiau nei 30 mlrd. USD vertės perdirbamų metalų, o tai atitinka 10 naujų didelio masto telkinių kasybą.
Ličio atkūrimo rodikliai yra mažesni nei 30 %, tačiau perdirbus 1 toną ličio, rūdos gavyba sumažėja 2 000 tonų ir energijos suvartojimas sumažėja 75%.
Nikelio pasiūlos trūkumai iki 2025 m. gali siekti 500 000 tonų, o panaudotose baterijose yra pakankamai nikelio, kad patenkintų 30 % pasaulinės paklausos.
Šie skaičiai atskleidžia mūsų užsispyrusį „linijinės ekonomikos“ (ištrauka-gamyba-išmetimas) ir lėto „žiedinės ekonomikos“ įsisavinimą.
1.2 Ekologinė nelaimė: nuo dirvožemio iki maisto grandinių, „lėtas apsinuodijimas“
Sunkieji metalai ir cheminės medžiagos iš panaudotų baterijų prasiskverbia į ekosistemas per dirvą, vandenį ir orą:
Kobalto toksiškumas: 1 gramas kobalto gali užteršti 1000 kubinių metrų vandens, sukeldamas vaikų intelekto sutrikimus, o suaugusiems – širdies ir kraujagyslių ligas. Kobalto kiekis kraujyje KDR kasybos bendruomenėse 10 kartų viršija saugias ribas.
Nikelio kaupimasis: Nikelio jonai slopina augalų fotosintezę, todėl sumažėja pasėlių derlius. Ryžių laukuose netoli e-atliekų išmontavimo vietos Kinijoje nikelio kiekis 200 kartų viršijo saugos standartus, todėl derlius tapo nevalgomas.
Elektrolitų grėsmės: Ličio heksafluorofosfatas (LiPF6) elektrolituose reaguoja su vandeniu, sudarydamas vandenilio fluorido rūgštį (HF), ėsdina odą ir kvėpavimo sistemas. 2022 m. Guangdongo atliekų stotyje nutekėjus baterijai buvo visam laikui pažeisti trijų darbuotojų plaučiai.
Mikroplastiko tarša: Akumuliatorių korpusai skyla į mikroplastiką, patenka į vandenynus ir kaupiasi žuvyse, o galiausiai maisto grandine grįžta pas žmones.
Gamtos kerštas jau vyksta: Ličio -jonų medžiagų buvo aptikta Arkties ledo šerdyje ir giliavandenėse{1}} žuvyse, kurios yra mūsų taršos laiko kapsulės.
1.3 Gaisro pavojai: „Nematomos bombos“ miestuose ir visuomenės saugumo krizės
Išnaudotos ličio{0}}jonų baterijos gali savaime-užsiliepti arba sprogti dėl karščio, slėgio ar trumpojo jungimo, tačiau tik 30 % pasaulio atliekų įrenginių yra tinkamos apsaugos priemonės:
2022: Guangdongo atliekų stotyje kilęs akumuliatoriaus gaisras sudegino 2 000 m² gamyklos patalpų ir patyrė 5 mln. USD nuostolių.
2023: Kalifornijos sąvartyne sprogus ličio -jonų akumuliatoriui buvo sužeisti trys, o 500 namų ūkių buvo priversti evakuotis.
2021: prie Indonezijos po akumuliatoriaus gaisro nuskendo krovininis laivas, gabenęs 2 000 tonų e-atliekų ir sukėlė didžiausią šalies jūrų taršą per dešimtmetį.
Šie incidentai atskleidžia pasaulinių atliekų sistemų trapumą:kiekviena nuoroda-nuo buitinių šiukšliadėžių iki sąvartynų-gali tapti nelaimės pradžios tašku.
2 skyrius. Perdirbimo „aukso amžius“ – technologiniai proveržiai, politikos spaudimas ir pramonės pakilimas
2.1 Technologinė revoliucija: nuo „didelės taršos“ iki „nulinės emisijos“ perdirbimo procesuose
Tradiciniai metodai (pvz., pirometalurgija) yra imlūs energijai- ir aplinką teršia, tačiau naujos technologijos perrašo taisykles:
Hidrometalurgija: Acid leaching and solvent extraction achieve >95 % kobalto/nikelio regeneravimas 40 % mažesnėmis sąnaudomis. BASF „uždarojo ciklo-hidrometalurginis procesas“ visiškai atkuria visus akumuliatoriaus metalus.
Tiesioginis remontas: fiziškai atkuriamos mažo -našumo baterijų (pvz., energijos kaupimo) elektrodų medžiagos trigubai padidina ciklo efektyvumą. Sumitomo Metal Mining metodas apriboja našumo sumažėjimą iki 10%.
Biologinis išplovimas: Mikrobai ištirpdo metalus be jokios taršos (vis dar laboratorinis-mastas). UC Berkeley komanda nustatė, kad acidofilinės bakterijos gali išgauti 90% ličio per 30 dienų, naudodamos 1/20 energijos, palyginti su tradiciniais metodais.
Mechaninis atskyrimas: smulkinimas, sijojimas ir magnetinis rūšiavimas įgalina didelio masto išankstinį apdorojimą{0}}. Kinijos GEM Co valdo didžiausią pasaulyje mechaninio atskyrimo gamyklą, kasmet apdorojančią 500 000 tonų panaudotų baterijų.
Atvejo analizė: „Guangdong Brunp Recycling Technology“ „hidrometalurgijos ir tiesioginio remonto“ derinys sukuria didžiausią pasaulyje nikelio-kobalto-mangano perdirbimo bazę, sumažindama rūdos gavybą 2 mln. tonų per metus ir 80 proc. sumažindama anglies dvideginio išmetimą.
2.2 Politikos spaudimas: nuo „savanoriškų veiksmų“ iki „privalomo laikymosi“ visame pasaulyje
Kinija: 2023 m. priimtos administracinės priemonės dėl naujos energijos transporto priemonių akumuliatorių perdirbimo įpareigoja automobilių gamintojus vadovauti perdirbimo pastangoms, sukurti atsekamumo sistemas, o už pažeidimus gresia baudos iki 14 mln.
ES: Baterijų reglamentas reikalauja, kad iki 2030 m. baterijose būtų 12 % perdirbto turinio (6 % ličio, 12 % kobalto, 9 % nikelio), o nuo 2024 m. uždraudžiami- reikalavimų neatitinkantys gaminiai. Ant visų baterijų turi būti paženklintos anglies pėdsako etiketės.
U.S.: Infrastruktūros įstatymas numato 7,5 mlrd. USD baterijų perdirbimo moksliniams tyrimams ir plėtrai ir reikalauja, kad federalinės agentūros pirktų baterijas iš perdirbtų medžiagų.
Pasauliniai standartai: Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC) paskelbė panaudotų ličio{0}}jonų baterijų perdirbimo gaires, suvienijančias klasifikavimo, transportavimo ir šalinimo normas, siekiant kovoti su neteisėta tarpvalstybine prekyba.
Politikos poveikis2023 m. pasaulinius reikalavimus atitinkančių perdirbėjų skaičius išaugo 60 %, o nelegalių išmontavimo dirbtuvių skaičius sumažėjo 40 %.
2.3 Rinka-pagrįstos naujovės: nuo „išlaidų centro“ iki „pelno variklio“ per verslo modelio pokyčius
Akumuliatorius-kaip-kaip-paslauga (BaaS): automobilių gamintojai bendradarbiauja su perdirbėjais, siūlydami užstatą{0}}pagrįstą baterijų keitimą. CATL "EVOGO" apsikeitimo paslauga pasiekia 98% baterijų pakartotinio naudojimo rodiklius.
Antrojo{0}}gyvenimo programos: nebenaudojamų elektromobilių baterijų maitinimo tinklo saugykla arba{0}}mažo greičio transporto priemonės, pailginančios eksploatavimo laiką 3–5 metais. BYD pakartotinai panaudotos autobusų baterijos generuoja 20 mln. USD per metus tinklo saugojimo pajamų.
Anglies dioksido prekybos pelnas: Perdirbus 1 toną ličio-jonų akumuliatorių, sumažėja ~1,2 tonos CO2, todėl galima parduoti anglies dioksido kreditą. 2023 m. „Tesla“ uždirbo 500 mln. USD iš anglies dioksido kreditų, susijusių su perdirbimu.
Duomenų paslaugos: perdirbėjai analizuoja akumuliatoriaus būklės duomenis, kad patartų automobilių gamintojams. GEM dirbtinio intelekto atsekamumo sistema su „Huawei“ sumažina perdirbimo išlaidas 30 % dėl tikslaus stebėjimo.
Rinkos potencialas: Numatoma, kad pasaulinė ličio{0}}jonų perdirbimo rinka išaugs nuo 15milijardų2023į80 billion by 2030 (25% CAGR). Morgan Stanley predicts recycled materials will supply >50 % baterijos poreikio iki 2040 m.
3 skyrius: Individualus pasirinkimas – kaip suteikti senoms baterijoms „antrą gyvenimą“
3.1 Vartotojai: nuo „atsitiktinio išmetimo“ iki „aktyvaus dalyvavimo“
Nustatykite teisėtus kanalus: naudokite automobilių gamintojų svetaines, prekių ženklų parduotuves ar vyriausybės{0}}patvirtintus perdirbėjus (pvz., Kinijos nacionalinę naujų energijos transporto priemonių akumuliatorių stebėjimo ir atsekamumo platformą).
Venkite „juodosios rinkos“ perdirbėjų: Akumuliatorių pardavimas nelicencijuotoms dirbtuvėms įgalina toksišką „rafinavimą kieme“. 2023 m. Kinijos policija sugriovė 12 nelegalių kobalto perdirbimo gamyklų, kurios prekiavo 290 mln.
Prailginkite baterijos veikimo laiką: Venkite perkrauti (baterijos turi būti 20–80 % talpos), apsaugokite nuo karščio ir naudokite originalius įkroviklius. Apple duomenys rodo, kad tinkamas naudojimas gali pailginti iPhone baterijos veikimo laiką 2 metais.
Prisijunkite prie bendruomenės perdirbimo: dalyvaukite „nulinės{0}}atliekos“ programose, siūlančiose paskatas. Šanchajaus pilotas surinko 1+ tonas baterijų per 3 mėnesius, dalyvaujant 85 % gyventojų.
3.2 Įmonės: nuo „pasyvaus atitikties“ iki „aktyvios lyderystės“
Automobilių gamintojai: įgyvendinti viso gyvavimo ciklo valdymą. BMW uždarojo{1} ciklo akumuliatorių ekosistema skaitmeniniu būdu seka baterijas nuo transporto priemonės išleidimo iki perdirbimo.
Baterijų gamintojai: Sukurkite lengvai-išardomas-baterijas. „Tesla“ 4680 elementų dizainas-nemokamas moduliu, todėl perdirbimo išmontavimo laikas sutrumpėja 50%.
Technikos firmos: Sukurti AI atsekamumo sistemas. „Huawei Cloud“ partnerystė su GEM leidžia{1}}sekti akumuliatorių realiuoju laiku nuo surinkimo iki regeneravimo.
Mažmenininkai: siūlykite „prekybos{0}}“ paskatas. JD.com programa suteikia 70 USD购车券 (automobilių pirkimo kuponus) seniems akumuliatoriams.
3.3 Vyriausybės: nuo „politikos gairių“ iki „pasaulinio bendradarbiavimo“
Sustiprinti taisykles: Vykdyti išplėstinę gamintojo atsakomybę (EPR) taikant dideles baudas. Pagal Pietų Korėjos išteklių apyvartos įstatymą reikalavimų nesilaikantys automobilių gamintojai baudžiami 3 % metinių pardavimų.
Subsiduoti perdirbėjus: siūlykite mokesčių lengvatas arba paskolas su mažomis{0}}palūkanomis. Vokietijos subsidija 500 USD už toną sumažina perdirbimo išlaidas 40%.
Skatinti tarptautinį bendradarbiavimą: Nustatyti pasaulinius perdirbimo standartus, siekiant pažaboti nelegalią prekybą. 2023 m. Kinijos-Afrikos aljansas užblokavo nelegalų kobalto eksportą iš KDR.
Šviesti visuomenę: integruoti baterijų perdirbimą į mokyklų programas. Suomijos žaliųjų technologijų vadovėlis naudoja žaidimus, kad mokytų studentus apie baterijų naudojimo ciklą.
4 skyrius: Ateities vizijos – kai perdirbimas taps tikėjimu, kaip Žemė atgims?
4.1 Technologinė fantazija: „begalinio-ciklo“ baterijos iki 2050 m.
Savaime{0}}gyjančios baterijos: Medžiagų mokslo laimėjimai leidžia baterijas pataisyti patiems, todėl jų tarnavimo laikas pailgėja iki 20 metų.
Visiškai biologiškai skaidžios baterijos: celiuliozės{0}} ir chitozano{1}} pagrindu pagaminti dizainai suyra per 6 mėnesius.
Oro baterijos: Aliuminio anodai ir oro katodai naudoja neišsenkamus išteklius, o perdirbimas apsiriboja aliuminio gavyba.
4.2 Civilizacijos poslinkis: nuo „nuosavybės“ iki „simbiozės“ vertybėse
Kai perdirbimas taps visuomenės norma, žmonija iš naujo apibrėžs „pažangą“:
Vartojimas: pereiti nuo „turėjimo“ prie „naudojimo“ naudojant akumuliatoriaus bendrinimą ir nuomą.
Ekonomika: didinkite BVP didindami efektyvumą ir apyvartumą, o ne išgaunant išteklius.
Etika: Kiekvieną kobalto gramą ir ličio miligramą laikykite bendru Žemės paveldu, o ne privačiomis prekėmis.
Išvada: baterijos „atgimimas“ yra Žemės „atnaujinimas“
Kai išmontuojame seną telefoną arba keičiame EV bateriją, turime ne tik metalų ir cheminių medžiagų, bet ir galią formuoti ateitį.
Perdirbus vieną ličio{0}}jonų akumuliatorių sutaupoma 1,2 m² miško, sumažinama 0,5 tonos CO2, 3 gramai kobalto neapnuodija vandens ir išvengiama galimo gaisro.Ši žalioji revoliucija nereikalauja jokių didvyriškų žygdarbių{0}}tik minutės numesti bateriją reikiamoje vietoje, įmonės atsakomybės, kad verslo modeliuose būtų įtrauktas cirkuliarumas, ir vyriausybių, kad būtų užtikrinta atskaitomybė.
Žemės ateitis priklauso nuo jūsų šiandienos pasirinkimų.
Tegul kiekviena išeikvota baterija tampa pokyčių jėga.