Tái chế pin ô tô điện: Giải pháp bảo đảm bền vững năng lượng toàn cầu

Tái chế pin ô tô điện là giải pháp tối ưu

Mới đây, một công ty ở Nhật Bản, Sumitomo Metal Mining đã phát hiện ra một phương pháp mới để tái sử dụng hiệu quả phần lớn các thành phần từ pin ô tô điện đã bỏ đi.

Khi sự phổ biến của xe điện ngày càng "bùng nổ", hàng nghìn viên pin lithium-ion bị loại bỏ từng cung cấp năng lượng cho những phương tiện theo đó cũng trở thành "vật bỏ đi". Bên cạnh công nghệ và cơ sở hạ tầng, khó khăn chủ yếu trong quá trình chuyển đổi ngành công nghiệp ô tô từ sử dụng động cơ đốt trong sang chạy hoàn toàn bằng điện là tái chế pin.

Tuy nhiên, đó chưa phải là một thực tiễn phổ biến được thiết lập tốt do những hạn chế về kỹ thuật, các rào cản kinh tế, thách thức về hậu cần và các lỗ hổng quy định.

Do đó, việc tái chế các bộ pin lithium-ion để thu hồi các kim loại có thể sử dụng có giá trị vô cùng to lớn đối với chuỗi cung ứng. Hiện nay, pin xe ô tô điện có phần lớn vật liệu là niken, một nguồn tài nguyên hóa thạch tương tự như dầu mỏ hay than đá, nghĩa là có thể bị cạn kiệt và khai thác quá nhiều sẽ gây hại cho môi trường.

Theo báo cáo từ Viện Tương lai bền vững (ISF) tại Sydney (Australia), tiềm năng tái chế của những loại pin này rất lớn. Nó có thể giúp giảm nhu cầu các nguyên liệu để sản xuất pin trên thế giới vào năm 2040; Cụ thể đối với lithium là 25%, coban, niken là 35% và đồng là 55%.

Sumitomo Metal đã phát triển một quy trình để chiết xuất đồng, niken, coban và lithium với giá rẻ từ pin EV bằng cách nghiền chúng, nung bột thu được đến nhiệt độ thích hợp và kiểm soát mức oxy. Theo công ty, phương pháp này là phương pháp đầu tiên trên thế giới.

Hiện tại, công ty có kế hoạch cung cấp khối lượng nhỏ pin nghiền và sử dụng nguyên liệu thu hồi để sản xuất catốt nội bộ, đồng thời tuyên bố đang trên đà khai thác các nguyên liệu có chất lượng tương đương với các chất thay thế được khai thác với chi phí hợp lý và khối lượng thương mại.

Bên cạnh đó, Sumitomo Metal Mining kỳ vọng sẽ mở thêm một nhà máy tái chế ở Nhật Bản vào năm 2023, nơi có thể xử lý 7.000 tấn pin nghiền mỗi năm, đủ để chiết xuất 200 tấn coban từ pin có cực âm niken-mangan-coban.

Số tiền đó đủ cho 20.000 pin EV. Và khi nhu cầu trên toàn thế giới đối với một số kim loại quý tăng lên, sự phát triển này có thể giúp ích cho việc cung cấp các nguồn tài nguyên này trong nước của Nhật Bản.

Trên thực tế, khi thế giới chuyển sang hướng công nghệ xanh hơn, nhu cầu sử dụng nhiều vật liệu tái chế hơn trong pin ô tô điện ngày càng tăng. Bởi pin EV thường mất khoảng 30% công suất và cần được thay thế sau một thập kỉ.

Ví dụ, Liên minh châu Âu đã đề xuất một luật vào năm ngoái yêu cầu pin EV phải chứa tối thiểu 12% coban tái chế và 4% lithium và niken tái chế vào năm 2030. Và với việc áp dụng các phương pháp như vậy, phương pháp này không những góp phần giảm ô nhiễm môi trường do khai thác kim loại hiếm, mà còn làm giảm chi phí của xe điện, do đó dẫn đến việc sử dụng năng lượng điện rộng rãi hơn.

Trước đó, tại Mỹ, một trong những người sáng lập Tesla đã huy động được 500 triệu USD vào tháng 7 để mở rộng nhà máy tái chế Redwood. Ngoài ra, tại miền Bắc Thụy Điển, một công ty khởi nghiệp Northolt dự kiến sẽ đưa vào hoạt động một nhà máy vào năm 2022 có khả năng tái chế 25.000 tấn pin mỗi năm.

Thế giới nỗ lực chuyển đổi "xe sạch"

Vấn đề bảo vệ môi trường đang là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các chính phủ, tổ chức và các cá nhân. Những viên pin ô tô điện thường nặng tới 500 kg và chiếm tới 50% giá trị của một chiếc xe điện. Việc khai thác các vật liệu và lắp ráp pin vô cùng tốn kém, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu chúng không được tái chế.

Hiện nhiều quốc gia châu Âu đã và đang tích cực chuyển đổi cơ sở hạ tầng để sớm “nghênh đón” xe điện. Các trạm sạc giờ đây có mặt ngày càng nhiều ở cả thành phố lớn và các thị trấn nhỏ của các nước. Đây là kết quả của việc ban hành các hành lang pháp lý, kêu gọi người dân từ bỏ nhiên liệu hóa thạch.

Gần đây nhất, tại Mỹ, đặc biệt là bang California, cùng nhiều quốc gia ở châu Âu đã bắt đầu ban hành luật để tiến tới ngừng sản xuất ô tô chạy bằng xăng, dầu truyền thống vào năm 2035. Các nước này định thực hiện điều đó bằng cách hướng người dân sang sử dụng xe điện. Việc này cho thấy khó có khả năng họ sẽ sớm từ bỏ các kế hoạch này để theo đuổi một cái gì đó hoàn toàn khác trong tương lai gần.

Hay như Nhật Bản, Bộ Kinh tế nước này đã đặt mục tiêu tới giữa năm 2030, toàn bộ xe mới bán ra trên thị trường đều phải là xe hybrid hoặc xe điện thuần túy, dần loại bỏ toàn bộ xe sử dụng động cơ đốt trong ra khỏi thị trường xe mới.

Tuy nhiên mục tiêu này khá khó khăn với Nhật Bản vì hiện tại xe hybrid và xe điện chỉ chiếm khoảng 29% trong tổng số 5,2 triệu phương tiện đăng ký mới, theo số liệu của Hiệp hội các nhà sản xuất ô tô Nhật Bản (JAMA).

Năm 2020, lượng xe điện và hybrid đăng ký đều giảm mạnh so với cùng kỳ năm trước. Với kế hoạch này, Nhật Bản sẽ góp tên mình vào danh sách nhiều quốc gia khác đang tìm cách giảm khí thải carbon qua việc hạn chế phương tiện chạy bằng xăng trong thập kỷ tới.

Chính phủ Anh cũng đã thông báo, đến năm 2030 sẽ chấm dứt bán xe ô tô mới, sử dụng động cơ đốt trong. Việc thúc đẩy thay thế xe chạy nhiên liệu hóa thạch được kỳ vọng sẽ góp phần giúp Anh đạt mức phát khí thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Đồng thời, đây được xem là động lực mới đối với ngành công nghiệp ô tô Anh vốn đang đứng trước nhiều khó khăn do nhu cầu sụt giảm trên toàn cầu.