Zpět

Jednou z výrazných ironií elektrifikace je, že výrobky, které mají být šetrnější k životnímu prostředí, mají v současnosti poměrně neudržitelné dodavatelské řetězce. Výroba baterií pro elektromobily (EV) je obzvláště zatížena problémy v oblasti ESG. Například k výrobě pouhé jedné tuny lithia jsou zapotřebí dva miliony tun vody – což stačí na přibližně 100 elektromobilů – přičemž těžební techniky jsou často škodlivé pro postižené oblasti.

Digitální pasy baterií jsou jedním z nápadů, jak zlepšit ekologické vlastnosti těchto důležitých komponent. Od února 2027 budou muset všechna vozidla prodávaná v EU obsahovat QR kód s informacemi, jako je materiálový obsah a vložená uhlíková stopa. Postupem času budou muset výrobci OEM rovněž prokázat dodržování předem stanovených měr využití kovů a specifikací recyklovaného obsahu.

Vzhledem k tomu, že tyto údaje ovlivňují rozhodování spotřebitelů o nákupu a nutí globální výrobce automobilů, aby zlepšili svou udržitelnost, bude mise dekarbonizace baterií pro elektromobily nevyhnutelně zahrnovat přehodnocení celého hodnotového řetězce. Je třeba přehodnotit každý krok od zpracování kritických nerostů až po výrobu katod. Existuje však v celém procesu společný problém?

Rozpoznání potenciálu

V roce 2020 se dva absolventi Kalifornské univerzity v Berkeley – Lukas Hackl a Bilen Akuzum – vydali na cestu, aby navštívili společnosti v celém dodavatelském řetězci baterií pro elektromobily v Kalifornii a Nevadě. „Navštívili jsme těžební provozy, zařízení na recyklaci baterií, výrobce aktivních katodových materiálů a další,“ říká Akuzum pro Automotive World. „Měli jsme nastražené uši, abychom zjistili, odkud problémy skutečně pocházejí.“ K jejich překvapení se bez ohledu na místo dodavatele v hodnotovém řetězci opakovaně objevoval stejný odpadní produkt.

Síran sodný je vedlejší produkt vznikající při použití kyseliny sírové a louhu sodného při rafinaci kritických kovů pro výrobu běžných katod, včetně nikl-manganu-kobaltu. Vzniká také při recyklaci baterií – model EverBatt Národní laboratoře Argonne odhaduje, že na 1 000 kg zpracovaných materiálů baterií připadá 800 kg. Síran sodný má sice omezené komerční využití, ale nárůst výroby baterií pro elektromobily znamená, že odpovědná likvidace většího množství se stává obtížnou.

 

Hackl (vlevo) a Akuzum (vpravo) přišli s nápadem na svůj elektrolyzér po studiích na Kalifornské univerzitě v Berkeley

Hackl dodává, že potenciál pro čistší elektrifikované chemické zpracování má „obrovský“ potenciál. „Existuje mnoho různých způsobů, jak k tomu v automobilovém průmyslu přistupovat – od zeleného vodíku po zachycování uhlíku – ale my jsme chtěli vybrat oblast, která řeší aktuální problémy dnešních dodavatelů.“ V roce 2021 proto Hackl a Akuzum spoluzaložili společnost Aepnus Technology – jako výkonný ředitel, respektive technologický ředitel – s cílem snížit emise v chemickém řetězci dodávek baterií prostřednictvím ultraúčinné elektrolýzy.

Uzavření smyčky

Řešením společnosti Aepnus Technology byl vývoj nového elektrolyzéru – hromady kovových elektrod oddělených membránami, do nichž se přivádějí vodné suroviny, které se následně pomocí elektřiny přeměňují na požadované chemické produkty. „Tímto způsobem můžeme vzít síran sodný a přeměnit ho zpět na dvě chemická činidla, která jsou základem bateriového průmyslu: kyselinu sírovou a kaustickou sodu,“ vysvětluje Hackl. Společnost v podstatě vezme to, co bylo dříve odpadem určeným na skládku, a znovu uvede jeho složky do dodavatelského řetězce.

Pokračuje, že chemické látky vyrobené touto metodou jsou stejně životaschopné jako ekvivalenty z primárních zdrojů. „Tradičně jsou tyto molekuly dodávány nákladními automobily nebo vlaky v příliš koncentrované formě, která se pak musí na místě určení ředit, aby mohla být skutečně použita.“ Namísto uchovávání množství vody pro tento účel budou moci zákazníci ponechat elektrolyzér společnosti Aepnus Technology na místě. Důležité je, že tak mohou snížit logistické náklady a vyrábět levněji – v závislosti na ceně elektřiny – chemikálie pro zpracování baterií v přesně požadovaných koncentracích.

„To může v mnoha ohledech urychlit uvedení baterie na trh,“ říká Hackl. „Protože již nevzniká žádný odpad, společnosti nepotřebují povolení k jeho zmírnění; smyčka je uzavřena.“ Společnost Aepnus Technology uvedla svůj systém v pilotním měřítku do provozu na začátku roku 2024, přičemž na jeho palubě se již nachází blíže nespecifikovaný zákazník. Společnost Akuzum uvádí, že počáteční produkce bude malá – dvě tuny ročně, což je kapka v moři, když jeden závod na výrobu baterií produkuje „desítky tisíc tun“ síranu sodného. „Stejně jako samotný výzkum a vývoj baterií, i do počátečního komerčního předvedení této technologie půjde spousta času a peněz. Poté už není škálování takovým problémem.“

Chybějící kousek skládačky

Americké ministerstvo energetiky ve svém národním plánu pro lithiové baterie na rok 2021 upozornilo na zranitelnost domácích dodavatelských řetězců vůči přílišné závislosti na zahraničním dovozu, což je také rozšířený problém v Evropě. Elektrolyzér společnosti Aepnus Technology zvyšuje perspektivu onshoringu a zlepšuje udržitelnost důležitých chemických látek pro zpracování bateriových materiálů. V době psaní tohoto článku společnost Akuzum uvádí, že je na 10 % cesty ke svému konečnému cíli. V červnu 2024 získala společnost pod vedením Clean Energy Ventures počáteční financování ve výši 8 milionů USD, které, jak doufá, povede k významnému pokroku v oblasti komerčně životaschopného reaktoru během následujících dvou let.

„Elektrochemie je klíčem k dekarbonizaci průmyslu, který je jinak velmi obtížné zlepšit,“ zdůrazňuje Hackl. V kombinaci s rostoucími globálními investicemi do výroby energie z obnovitelných zdrojů očekává budoucnost, kdy se levnější a ekologičtější elektřina spojí s výrobou elektromobilů na všech úrovních a vytvoří tak smyčku, která eliminuje odpad. „Kyselina sírová a kaustická soda jsou jedny z nejrozšířenějších průmyslových chemikálií na světě. Zákazníků je moře a díky včasnému navázání partnerství s výrobci doufáme, že se nám podaří začlenit náš elektrolyzér do jejich nových zařízení připravených na provoz EV.“

Ačkoli nemůže jmenovat konkrétní společnosti, Akuzum uvádí, že výrobci OEM a několik hráčů v hodnotovém řetězci baterií již v této rané fázi s technologií Aepnus spolupracují. „Nikdo nechce mluvit o tom, kolik odpadu je spojeno s výrobou baterií pro elektromobily, ale my chceme ukázat, že existuje řešení,“ uzavírá. „Tah na trh, který zažíváme, ukazuje, že se jedná o chybějící kousek skládačky pro přechod na čistou energii.“

Zdroj: automotiveworld.com