Вот почему следующие несколько лет представляют собой ключевое окно для развития отечественной промышленности в США, способной разбирать и восстанавливать эти батареи, всего лишь поскольку глобальная гонка материалов для литий-ионных аккумуляторов действительно накаляется. Для большинства необходимых полезных ископаемых в США нет мощностей по добыче полезных ископаемых или известных месторождений полезных ископаемых, которые есть в других странах, но они могут создать местную перерабатывающую промышленность.

Инвестиции в переработку решают сразу несколько проблем: это будет означать снижение добычи полезных ископаемых и потенциально поможет снизить стоимость сырья для аккумуляторов. Это превратит еще один поток вредных отходов в возобновляемый источник крайне необходимых материалов для перехода к чистой энергии. И это шанс сделать по-настоящему экологичный автомобиль.

Будущее экологически чистой энергии требует лучшей переработки аккумуляторов

Самая большая проблема, с которой сталкиваются аккумуляторы сейчас, не является инженерной проблемой: они мощнее и безопаснее, чем когда-либо. Настоящая проблема заключается в том, как и где достать сырье. По данным Международного энергетического агентства, для достижения климатических целей Парижского соглашения потребуется 40-процентное увеличение поставок меди и редкоземельных элементов, до 70-процентного увеличения поставок никеля и кобальта и почти 90 процентов роста лития к 2030 году.

Но материалы добываются всего в нескольких странах, что подвергает их высокому риску хаоса в цепочке поставок. За последние пять лет Министерство внутренних дел США классифицировало многие из них как «критические полезные ископаемые», что означает, что они имеют экономическое значение и подвержены высокому риску перебоев в поставках. Литий и кобальт подвержены наибольшему риску, поскольку они так сильно сконцентрированы в нескольких странах. Большая часть кобальта, который в настоящее время является самой дорогой частью литий-ионных аккумуляторов, производится в Демократической Республике Конго. Китай контролирует две трети мировых поставок графита и доминирует на мировом рынке переработки лития.

«Мы не хотим полагаться на другие страны для удовлетворения наших энергетических потребностей», — сказал Джефф Спангенбергер, руководитель отдела переработки материалов в Аргоннской национальной лаборатории и директор центра ReCell Center, созданного совместно промышленностью и правительством. «К сожалению, тот, кто создал эту Землю, не дал нам много материалов, которые идут на наши батареи».

Тем не менее, администрация Байдена все еще пытается найти то, что находится в земле. Несколько инициатив, в настоящее время инициированных двухпартийным законом об инфраструктуре, будут способствовать расширению отрасли добычи лития в США. Два из этих потенциальных участков находятся в таких местах, как перевал Такер в Неваде, открытый рудник, и бассейн Солтон-Си в Калифорнии, где есть большие подводные месторождения. Несмотря на всплеск спекуляций по добыче лития внутри страны, любая серьезная отрасль в США станет реальностью только спустя годы, если не десятилетия. На сегодняшний день в США есть только один действующий литиевый рудник.

Другое место, где можно искать литий, кобальт и никель, не в новых шахтах, а в уже существующих батареях. И хорошая новость заключается в том, что в США скоро появятся заводы по переработке, способные извлекать материалы из использованных литий-ионных аккумуляторов. На этих усилиях сосредоточены как минимум пять крупных стартапов, в том числе Li-Cycle, Redwood Materials и Ascend Elements. Федеральное финансирование также помогает запустить отрасль, в том числе 335 миллионов долларов, которые предназначены для поощрения программ утилизации аккумуляторов в соответствии с двухпартийным законом об инфраструктуре.

Обещание утилизации означает, что США не будут так зависеть от импорта из политически нестабильных регионов или конкурирующих стран. По словам Спангенбергера, переработка поможет сократить зависимость от зарубежных рынков, поэтому производителям придется полагаться на них только один раз, когда речь идет о исходных добытых материалах.

Переработка аккумуляторов будет успешной или неудачной в зависимости от затрат и того, кто готов платить

Американская автомобильная промышленность стремится сделать переработку литий-ионных аккумуляторов одновременно эффективной и рентабельной.

До сих пор у США плохой опыт утилизации литий-ионных аккумуляторов в бытовой электронике. По некоторым оценкам, всего 5 процентов этих батарей в конечном итоге перерабатываются, большинство из них оказывается в мусоре, хранится на неопределенный срок или вместо этого экспортируется в качестве отходов.

Переработка этих батарей по-прежнему является сложным и дорогостоящим процессом: сбор и транспортировка отработанных батарей составляют почти половину стоимости переработки, что является препятствием для UC Профессор Дэвиса Алисса Кендалл, которая входила в состав консультативного совета Калифорнии по утилизации аккумуляторов электромобилей, ожидает, что к 2025 году проблемы станут более сложными, когда срок службы десятков тысяч аккумуляторов электромобилей начнет подходить к концу.

Это означает, что истинная проверка того, будет ли переработка рентабельной и достаточно эффективной для извлечения батареек из мусора, состоится еще через несколько лет. До тех пор такие предприятия, как Li-Cycle, в основном принимают производственный лом. Этот лом обычно представляет собой избыточный или дефектный материал, созданный во время изготовления батареи. Транспортировка металлолома проще и централизованнее, чем это будет выглядеть, когда автомобильные аккумуляторы начнут поступать со всей страны в течение следующего десятилетия.

Еще одна проблема заключается в том, как литий-ионные аккумуляторы классифицируются в большинстве штатов: они обычно считаются опасными отходами, поскольку при неправильной разборке представляют опасность возгорания, а это означает, что существуют более строгие стандарты упаковки и емкости для их транспортировки по стране. Поскольку в США открыто несколько заводов, по оценкам Министерства энергетики, литий-ионная батарея должна пройти около 50 миль для демонтажа, а затем еще 1000 миль до завода для переработки.

Точный расчет всех этих дополнительных затрат — дело сложное. Аргоннская национальная лаборатория Министерства энергетики разработала экономическую модель, которая ясно показывает, что переработка в час в США намного дороже, чем в Китае — 50 долларов в США по сравнению с 7,50 долларов в Китае.

Эти более высокие затраты на переработку объясняют, почему добыча полезных ископаемых была более дешевым способом для производителей автомобилей приобретать необходимые им материалы — до тех пор, пока растущий спрос и сбои в связи с пандемией за последние несколько лет не повысили стоимость добычи.

Также стоит отметить, что переработка материалов требует меньше энергии и воды и меньше загрязняет окружающую среду, чем добыча полезных ископаемых. Но не факт, что экономика переработки аккумуляторов работает.

Одной из моделей успеха может быть традиционная свинцово-кислотная батарея, используемая в автомобилях с двигателями внутреннего сгорания. Эти батареи сами по себе представляют опасность для окружающей среды и здоровья населения, но они также являются наиболее перерабатываемым продуктом в США — уровень повторного использования приближается к 100 процентам. Частично причина эффективности заключается в том, что существуют федеральные и государственные требования к утилизации свинцово-кислотных аккумуляторов. Другая причина заключается в том, что потребители уже оплачивают расходы на переработку; это просто встроено в цену покупки батареи (эти затраты варьируются в зависимости от штата, но, поскольку технология свинцово-кислотных аккумуляторов существует уже почти столетие, добавленная стоимость составляет всего несколько долларов за продажу).

«Мы привыкли к тому, что наши автомобили стоят достаточно, чтобы какой-нибудь переработчик автомобилей забрал их у нас из рук», — сказал Кендалл. Литий-ионные аккумуляторы пока не так популярны. «Есть много условий, при которых, если не вмешиваться в политику, чистой рыночной экономики не существует. Ответ не в том, что мы не должны перерабатывать, а в том, что нам нужна политическая поддержка, чтобы убедиться, что это происходит».

Что произойдет, если мы не разберемся с этим потоком отходов? Мы видели, что происходит в других отраслях, например, когда США пытались перерабатывать такие продукты, как пластиковые пакеты или телефоны. У бытовой электроники ужасные показатели переработки, а новый пластик настолько дешев, что нет реального спроса на переработанные пластиковые пакеты. Если усилия по переработке аккумуляторов электромобилей не создадут лучшую модель, они могут не сработать.

«Если мы хотим, чтобы [переработка] происходила, мы должны рассчитывать на то, что за это придется платить», — сказал Кендалл.

Аккумулятор электромобиля имеет несколько вторых жизней

Предположим, что экономика do работает в пользу сбора отработанных аккумуляторов и их повторного использования каким-либо образом. Это может принимать несколько форм.

Один из них заключается в простом повторном использовании старых батарей для других целей без их полной разборки. Даже в конце полезного жизненного цикла батареи электромобиля она все еще сохраняет много своего сока. Автопроизводители считают, что состояние батареи ниже 70 процентов не соответствует стандартам для питания автомобиля (и имеет право на возврат по гарантии), но батарея с емкостью 70 процентов все еще может хорошо работать для хранения солнечной энергии для электросети. Уже есть несколько пилотных программ по перепрофилированию этих батарей для стационарных источников в других странах, например, партнерство Nissan с японской коммунальной службой и партнерство Renault с европейскими энергетическими компаниями.

Тем не менее, подавляющее большинство литий-ионных аккумуляторов по-прежнему отправляется на предприятия, которые превращают их в черную массу. То, что происходит с этой черной массой, становится еще более запутанным.

Большинство существующих сегодня предприятий по переработке в США просто производят черную массу для отправки в другие страны, где полная переработка завершается с использованием одного из двух методов.

Пирометаллургия, в которой для разрушения материала используется тепло, но при этом теряется большое количество лития, до недавнего времени была типичным подходом. Дешевле было добывать новый литий из шахт, чем работать над его восстановлением при переработке.

Но поскольку цены на литий выросли, все новые компании в этой отрасли сосредоточились на гидрометаллургии. Этот процесс использует химические реакции для отделения и очистки черной массы и сохраняет больше этих материалов. Гидрометаллургия считается менее разрушительной для окружающей среды и энергоемкой, поскольку она сжигает меньше материала и потребляет меньше энергии.

Снижение стоимости переработки и действительное хранение этих материалов в пределах США влечет за собой увеличение мощности отечественных предприятий, которые могут перерабатывать черную массу. Отчет Геологической службы США о перерабатывающих мощностях в Северной Америке и Европе показывает, как эта отрасль растет. До 2015 года был только один Канадский завод по переработке литий-ионных аккумуляторов , который в 2015 году расширился до штата Огайо. В настоящее время в Северной Америке и Европе работает или готовится к открытию 25 таких заведений.

Redwoods Material, связанная с Tesla, утверждает, что является первой компанией, которая полностью переделала аккумулятор, переработав черную массу, а затем реконструировав новые аккумуляторы. Компания Battery Resources из Вустера, штат Массачусетс, построила крупнейший завод в США, способный перерабатывать 30 000 метрических тонн литий-ионных аккумуляторов в год. Li-Cycle опередит его в 2023 году в Рочестере, штат Нью-Йорк, когда откроет свой первый завод с использованием гидрометаллургии, который, по ее утверждениям, сможет перерабатывать в три раза больше — или достаточно для 225 000 электромобилей.

В США будет еще больше объектов, использующих гидрометаллургический подход для извлечения как можно большего количества лития, теперь, когда на столе также есть федеральные стимулы.

Другими словами, отрасль готова к значительному росту. Это возможность не просто подумать о том, как запустить и запустить индустрию переработки литий-ионных аккумуляторов, но и убедиться, что она работает хорошо.

Ян Ван, эксперт по переработке в Вустерском политехническом институте, который консультирует Battery Resourcers, предположил, что мысль об утилизации с самого начала жизни электромобиля облегчит утилизацию. Лучшее обозначение и большая стандартизация точных материалов батареи, которые имеют разный химический состав, могли бы помочь. «Люди разрабатывают все виды батарей для обеспечения безопасности и плотности энергии; входные данные становятся все более и более сложными», — сказал он. «Это также усложняет переработку».

Еще один метод переработки может быть не за горами. Это называется прямой рециркуляцией катодов, подход, разрабатываемый в рамках программы ReCell, партнерства между промышленностью и Министерством энергетики для продвижения технологии рециркуляции аккумуляторов. Вместо того, чтобы превращать катод в своего рода суп из элементов, как это делают гидрометаллургия или пирометаллургия, прямая переработка сохраняет молекулярную структуру нетронутой, поэтому катод не нужно снова полностью переделывать.

Спангенбергер, руководитель программы ReCell, сказал, что прямая переработка может не работать в каждом случае для каждого автомобиля, но он надеется, что она станет достаточно успешной, чтобы работать в более широком масштабе. Он объяснил, что цель состоит не в том, чтобы сделать катод таким же хорошим, как новый, как это может сделать гидрометаллургия, а в том, чтобы сделать его достаточно близким, чтобы практически не было разницы в производительности. Это может быть самый эффективный процесс и один из способов вывести батареи из категории «опасных отходов».

Самая большая революция в утилизации электромобилей, однако, произойдет, когда все, от потребителя до производителя автомобилей и регулирующих органов, начнут рассматривать окончание срока службы этих батарей с точки зрения их состава.

Еще есть шанс сделать все правильно и создать необходимую инфраструктуру и политики, добавил Кендалл.

«В ближайшие 10 лет или около того мы увидим огромное количество аккумуляторов, выпускаемых из автомобилей», — сказала она. «Мы не пропустили наше окно».

Поддержите ли вы разъяснительную журналистику Vox?

Миллионы обращаются к Vox, чтобы понять, что происходит в новостях. Наша миссия никогда не была более важной, чем в этот момент: расширять возможности через понимание. Финансовые пожертвования наших читателей являются важной частью поддержки нашей ресурсоемкой работы и помогают нам сделать нашу журналистику бесплатной для всех. Пожалуйста, рассмотрите возможность сделать вклад в Vox сегодня.

Новый крупный литиевый рудник во Франции может поставлять 700 000 аккумуляторов для электромобилей в год

Во Франции планируется открыть литиевый рудник, способный производить 700 000 аккумуляторов для электромобилей в год.

Масштабный горнодобывающий проект, представленный сегодня французской горнодобывающей компанией Imerys, будет работать на месте существующего каолинового карьера Бовуар в Центральной Франции.

Участок содержит один миллион тонн лития , буровые исследования показали, что этого достаточно для добычи 34 000 тонн в год в течение 25 лет.

Этот металл является важным компонентом в производстве электромобилей , но его добыча также может иметь неблагоприятные экологические последствия.

Блок ЕС в настоящее время импортирует подавляющее большинство того, что он использует.

Что такое литий и зачем он нужен Европе?

Поскольку страны и отдельные лица пытаются уменьшить свой углеродный след, продажи электромобилей выросли.

В декабре 2021 года продажи электромобилей впервые превысили продажи автомобилей с дизельным двигателем в 18 странах Европы. В Западной Европе покупатели автомобилей приобрели 176 000 новых электромобилей по сравнению со 160 000 автомобилей с дизельным двигателем.

ЕС планирует запретить продажу автомобилей с двигателем внутреннего сгорания с 2035г.н.

Но чтобы удовлетворить растущий спрос, поставщикам требуется огромное количество редкоземельных металлов.

Литий является наиболее распространенным из этих металлов, но также используются графит и кобальт.

Для достижения климатической нейтральности к середине века ЕС потребуется в 18 раз больше лития, чем он использует в настоящее время, к 2030 году и почти в 60 раз больше к 2050 году. сильно зависит от импорта.

ЕС импортирует 78% своего лития из Чили, в то время как США и Россия поставляют 8% и 4% соответственно.

Президент Европейской комиссии Урсула фон дер Ляйен заявила в прошлом месяце, что «литий и редкоземельных элементов скоро станут более важными, чем нефть и газ».

Новый рудник будет введен в эксплуатацию к 2028 году, сообщил Имерис.

Является ли литий экологически безопасным?