Zpět

Globální trh s recyklací lithium-iontových baterií (LiB) vzroste z 41 miliard USD v roce 2021 na 116,6 miliard USD do roku 2030, podle datových analytiků ReportLinker, přičemž hlavním motorem růstu budou elektrická vozidla. Ve stejném období vzroste odpad LiB produkovaný elektromobily na 11 milionů metrických tun, což je dramatický nárůst oproti 600 000 metrickým tunám předpokládaných pro rok 2025.

Zpráva o čistých energetických minerálech Mezinárodní energetické agentury tvrdí, že recyklované množství mědi, lithia, niklu a kobaltu z použitých baterií by mohlo do roku 2040 snížit požadavky na kombinované primární dodávky těchto minerálů o přibližně 10 %.

Politika recyklace LiB je v EU dále než v USA. EU má řadu požadavků na opětovné použití a recyklaci materiálů baterií, které vyžadují, aby výrobci navrhovali baterie pro snadnou recyklaci. Dále nařizují, aby nové baterie obsahovaly určité minimální množství recyklovaného obsahu. Kromě toho se očekává, že do roku 2027 budou výrobci baterií a vozidel poskytovat snadno dostupné informace o recyklovaných množstvích a zdrojích kobaltu, lithia, niklu a olova v každé prodané baterii.

S ohledem na všechny tyto přicházející předpisy vyvíjí společnost Aqua Metals se sídlem v USA to, co prohlašuje za dosud nejčistší a nákladově nejefektivnější řešení recyklace LiB. Společnost tvrdí, že dokáže získat vyšší procento kovů ve vyšší kvalitě s nižšími provozními náklady než současné metody používané nebo vyvíjené v průmyslu bez škodlivých účinků pecí a skleníkových emisí.

Aqua Metals

Centrum inovací společnosti Aqua Metals v americkém státě Nevada je centrem výzkumu a vývoje společnosti. Očekává se, že v listopadu 2022 bude toto centrum, které je poháněné výhradně obnovitelnými zdroji energie, recyklovat šest až deset tun recyklovaného materiálu za měsíc. V roce 2023 by se toto číslo mělo zvýšit přibližně na 70 tun. „Očekáváme, že budeme první společností, která bude vyrábět vysoce čisté kovy a hydroxid lithný pro baterie z použitých LiB a uchovávat je v USA,“ říká výkonný ředitel Aqua Metals Steve Cotton.

„Jdeme na bod zlomu v přijímání elektromobilů,“ říká Cotton a poukazuje na nedávné rozhodnutí California Air Resources Board, že všechna nová auta prodávaná v Kalifornii budou mít od roku 2035 nulové emise. „Pravděpodobně to znamená, že budou mít převážně lithium-iontový pohon. Massachusetts již oznámil svůj záměr následovat příklad Kalifornie. Vzhledem k tomu, že nejméně 15 států již dříve přijalo kalifornské normy pro vozidla o pravidlech pro čistá auta, je pravděpodobné, že je bude následovat více států,“ dodává.

 

Vysoce čistý nikl, měď a kobalt vyrobený z laboratorního testování v inovačním centru Aqua Metals

New York skutečně začal zavádět zákaz do roku 2035 po vzoru kalifornských regulátorů. Výsledkem je, že pro rok 2026 musí modely s nulovými emisemi představovat alespoň 35 % prodeje nových vozů automobilky ve státě, přičemž do roku 2030 vzrostou na 68 % a do roku 2035 na 100 %.

Údaje společnosti Aqua Metals ukazují, že poptávka po materiálech LiB by se v příštím desetiletí mohla zvýšit o více než 575 % u lithia a o 1 237 % u niklu. Výsledkem je, že kvůli potenciálnímu nedostatku kovů je recyklace LiB nutností.

„Globální poptávka po mědi bude do roku 2050 pravděpodobně kolem 60 milionů tun, což připraví půdu pro velký deficit. Kromě toho, s 28% nárůstem poptávky po lithiu mezi roky 2020 a 2030, se očekává, že lithium bude mít v roce 2030 13% deficit, kobalt odhadovaný 32% nedostatek a nikl 22%. “ říká viceprezident společnosti Aqua Metals, David Regan.

Navíc poznamenává, že země mimo USA, často v oblastech s vyšším geopolitickým napětím, produkují 99 % surovin a komponentních materiálů pro LiB, což může vést k vyšším cenám a nedostatku.

Nutnost

Aqua Metals předpovídá do roku 2030 15 milionů metrických tun použitých LIB. V současné době je recyklováno pouze 5 % LiB; zbytek jde na skládku. „Očekáváme, že se toto procento v příštích pěti až deseti letech výrazně zvýší,“ říká Regan.

Narůstající objemy LiB, které budou vstupovat na trh v příštím desetiletí jasně naznačují, že je životně důležité vybudovat nákladově efektivní, škálovatelnou recyklační infrastrukturu, která je od počátku ekologicky udržitelná. Bohužel, populárně nabízené možnosti recyklace LiB vytvářejí ekologickou zátěž, kterou svět nemůže přijmout. „Nedává smysl recyklovat LiB pomocí procesu, který produkuje vysoké emise uhlíku a částic, toxické odpadní vody, strusky a množství chemických odpadů,“ říká.

Kromě toho je výstavba a provoz zařízení na recyklaci LiB nákladná, zdůrazňuje Cotton. Projektový manažer pokročilých minerálů NeoMetals odhaduje provozní náklady na 1 560 USD na tunu zpracovaných baterií.

Podobně je zapotřebí sofistikované zařízení pro zpracování škodlivých emisí z procesu tavení. Pyroproces (tavení) je v současnosti primárním řešením pro recyklaci LiB, ale toto vysokoteplotní řešení je z hlediska životního prostředí neudržitelné, říká Cotton.

K syntéze materiálů potřebných pro výrobu je zapotřebí teplo v rozmezí 800 až 1000 stupňů Celsia. Jedinou nákladově efektivní metodou dosažení těchto teplot je však spalování fosilních paliv, které přispívá k emisím CO2.

Množství CO2 emitovaného během dlouhého procesu výroby baterií závisí na tom, jaké materiály jsou použity a jak jsou získávány. V současné době Čína vyrábí přibližně 77 % světové nabídky lithium-iontových baterií s využitím uhlí jako primárního zdroje energie. Podle studie MIT z července 2022 však uhlí produkuje zhruba dvojnásobné množství skleníkových plynů než zemní plyn, což ze zemního plynu činí mnohem udržitelnější řešení pro výrobu.

Li AquaRefining

Společnost Aqua Metals vytvořila efektivnější a uhlíkově úsporné řešení pro řešení těchto ekologických problémů: Li AquaRefining. Tento proces využívá metodu galvanického pokovování, která vytváří kov jeden atom po druhém, čímž se generují velmi čisté produkty využitím elektřiny jako činidla namísto chemikálií nebo vysokého tepla.

Kromě vytváření většího množství uhlíku je konvenční pyrotavicí proces neefektivní, protože slitiny kobaltu, niklu a dalších kovů budou stále vyžadovat další zpracování. Podobně standardní hydroproces (srážení) produkuje uhličitan lithný, ale sírany kobaltu, niklu a manganu vyžadují další zpracování.

Ve srovnání s tím AquaRefining získává zpět vyšší procento kovů s vyšší kvalitou; kobalt, nikl a měď se vyrábí ve formě čistého kovu spolu s oxidem manganičitým a hydroxidem lithným.

Zastánci Li AquaRefining tvrdí, že je účinnější a šetří více energie než jiné procesy recyklace

Tam, kde tavení vyžaduje vysoké teplo, pracuje AquaRefining při pokojové teplotě: „Na začátku dne se nic nemusí plnit chemikáliemi, na konci dne se tyto chemikálie nelikvidují a žádná pec neuvolňuje znečišťující látky a uhlíkové emise do atmosféry. “ poznamenává Regan. Podle společnosti Aqua Metals metoda poskytuje 95% snížení toku chemického odpadu ve srovnání se standardním hydrozpracováním a 99% snížení uhlíku oproti tavení.

Vitalita současnosti

Společnost Aqua Metals posouvá tyto inovace na další úroveň a získala 68 patentů a dalších 49 je v řízení. „Tyto patenty se týkají především naší prvotřídní čisté recyklace olověných baterií,“ vysvětluje Regan. Společnost také vlastní dva patenty na technologii lithia a očekává další v brzké budoucnosti.

„Jsme velmi hrdí na to, že jsme jediným recyklátorem LiB v souladu s ministerstvem energetiky USA,“ říká Cotton. “Jsme plně odhodláni být čistou sítí a toho dosahujeme tím, že 100 % našich operací a recyklačního procesu zajišťujeme obnovitelnými zdroji.”

Generální ředitel uvádí, že je to dosažitelné, protože Aqua Metals je jedinou společností, která jako činidlo používá obnovitelné elektrony. „Pokud je technologie LiB páteří probíhajícího přechodu na energii a elektromobily, způsob, jakým získáváme a recyklujeme minerály používané k výrobě baterií, je zásadní pro udržitelný úspěch,“ uzavírá Cotton.

„Toto není jen budoucí výzva; již nyní existuje velká a rychle rostoucí nabídka LiB. Právě teď je tedy životně důležité vybudovat nákladově efektivní, škálovatelnou recyklační infrastrukturu, která je od počátku ekologicky udržitelná.“

 

Zdroj: automotiveworld.com