Kína er stærsti rafbílamarkaður heims með yfir 5,5 milljónir seldar í mars 2021. Þetta er að mörgu leyti gott. Kína á flesta bíla í heimi og þeir koma í stað skaðlegra gróðurhúsalofttegunda. En þessir hlutir hafa sínar eigin sjálfbærni áhyggjur. Það hefur áhyggjur af umhverfisspjöllum sem stafa af útdrætti frumefna eins og litíums og kóbalts. En annað áhyggjuefni hefur að gera með er komandi vandamál úrgangs. Kína er farið að upplifa forustu þessa vandamáls.
Árið 2020. 200.000 tonn af rafhlöðum voru tekin úr notkun og gert er ráð fyrir að talan muni skrifa 780.000 tonn árið 2025. Skoðaðu yfirvofandi rafhlöðuúrgangsvandamál Kína og hvað stærsti rafbílamarkaður heims er að gera í því.
Næstum allt Kínarafknúin farartæki eru knúin af litíumjónarafhlöðum. Þeir eru léttir, mikil orkuþéttleiki og langur líftími, sem gerir þá að fyrsta vali fyrir rafknúna bíla. Rafhlöður hafa þrjú helstu cumponents og rafskaut, bakskaut og raflausn. Afse, bakskautið er dýrast og mikilvægast. Við greinum að miklu leyti á milli þessara rafgeyma miðað við kattabáta þeirra. Nott að kafa of djúpt í þetta, en flestar rafhlöður í Kína eru með bakskaut úr annað hvort litíum, nikkel, mangan, kóbaltoxíði, hér með kölluð MCS. Þessar rafhlöður eru teknar úr notkun þegar afkastageta þeirra nær um 80% sem svarar til endingartíma okkar sem er um 8 til 10 ár. Þetta er auðvitað háð ákveðnum þáttum eins og hleðslutíðni, akstursvenjum og aðstæðum á vegum.
Hélt að þú vildir vita. Með fyrstu stóru rafbylgjunnikoma á götuna einhvern tímann á árunum 2010 til 2011, þá þyrfti innviðir til að safna og vinna þessar rafhlöður fljótlega að vera tilbúnar í lok áratugarins. Það var áskorunin og tímalínan sem kínversk stjórnvöld þurftu að takast á við. Eftir Ólympíuleikana í Peking byrjaði kínversk stjórnvöld að kynna framleiðslu og notkun rafbíla fyrir almenningi. Á þessum tíma eru einu reglugerðirnar sem þeir settu út, öryggisstaðlar iðnaðarins. Þar sem margir rafhlöðuíhlutir eru frekar eitraðir. Snemma árs 2010 varð rafknúin ökutæki í auknum mæli og þar með jafn ört vaxandi þörf fyrir leið til að takast á við úrgang þeirra.
Árið 2012, faravernment gaf út stefnuleiðbeiningar fyrir rafbílaiðnaðinn í heild sinni í því í fyrsta skipti, lagði leiðbeiningarnar áherslu á þörfina fyrir m.a.r hlutir, vinnandi EV rafhlöðu endurvinnslukerfi. Árið 2016 sameinuðust nokkur ráðuneyti til að koma á sameiginlegri stefnu fyrir úrgangsvanda rafgeymisins. Rafbílaframleiðendur myndu bera ábyrgð á því að endurheimta rafhlöður bíls síns. Þeir verða að stofna eigin þjónustukerfi eftir sölu eða treysta þriðja aðila til að safna rafhlöðum úr rafbílum.
Kínversk stjórnvöld hafa tilhneigingu til að lýsa fyrst yfir stefnu, leiðbeiningum eða stefnu áður en þær setja nánari reglur síðar. Yfirlýsingin frá 2016 gefur rafbílafyrirtækjum í raun merki um að búast við meira um þetta á næstu árum. Sem slík, árið 2018, kom eftirfylgni stefnuramma hratt út, sem bar yfirskriftina bráðabirgðaráðstafanir fyrir stjórnun endurvinnslu og nýtingu rafgeyma nýrra orkutækja. Þú veltir því fyrir þér hvort þú kallir merkingu þakskegg og líka blendinga. Framkvæmdaraðili yrði iðnaðar- og upplýsingatækniráðuneytið eða MIIT.
Það hefur lofað til bakaárið 2016 leggur ramminn að miklu leyti ábyrgð á einkaaðila eins og rafhlöðuframleiðendur EV og EV sem takast á við þetta vandamál. Ríkisstjórnin mun yfirgefaSkoðaðu nokkrar tæknilegar hliðar átaksins, en þeir ætla ekki að gera það sjálfir. Þessi rammi er byggður ofan á almenna stjórnarstefnu sem Kínverjar samþykktu. Kallað útbreidd framleiðandaábyrgð eða EPR. Hið andlega hugtak er að færa ábyrgð uppstreymis frá sveitarstjórnum og héraðsstjórnum til framleiðendanna sjálfra.
Kínversk stjórnvöld tóku upp EPR, sem ég tel að hafi komið frá vestrænum akademíum í upphafi 2000. Sem svar við tilskipunum ESB varðandi vaxandi E-úrgangsvandamál, og það er skynsamlegt ef stjórnvöld eru alltaf sú sem hreinsar upp allan þennan E-úrgang. Fyrirtækin sem gera það að verkum að úrgangurinn verður aldrei hvattur til að gera dótið sitt auðveldara að endurvinna. Þannig að í anda EPR verða allir rafhlöðuframleiðendur rafgeyma að hanna rafhlöður sem auðvelt er að taka í sundur og veita viðskiptavinum sínum tæknilegar upplýsingar um endanlega lífshættu – EV-merkind EV-merkjunum til að annað hvort setja upp og reka eigið rafhlöðusöfnunar- og endurvinnslunet eða útvista þeim til þriðja aðila. Ríkisstjórnin mun hjálpa til við að setja innlenda staðla til að hagræða ferlinu. Umgjörðin virðist nokkuð fín á yfirborðinu, en það eru nokkrir mjög skýrir gallar.
Nú þegar við þekkjum söguna og stefnuna getum við kafað ofan í nokkrar tæknilegar upplýsingar um endurvinnslu rafgeyma rafgeyma. Afnotaðir rafhlöður fóru inn í kerfið um tvær rásir frá bílum sem fóru í rafhlöðuskipti og frá bílum. Við lok lífs þeirra. Fyrir hið síðarnefnda er rafhlaðan enn inni í bílnum og er fjarlægð sem hluti af því að taka í sundur. Þetta er enn mjög handvirkt ferli, sérstaklega í Kína. Eftir það er skref sem kallast formeðferð. Draga þarf rafhlöðusellurnar úr pakkanum og opna, sem er áskorun þar sem engin venjuleg rafhlöðupakkahönnun er til. Þess vegna verður að gera það með höndunum með því að nota sérhæfð verkfæri.
Þegar rafhlaðan hefur verið fjarlægðd, hvað gerist next fer eftir gerð litíumjónarafhlöðu í bílnum. Við skulum byrja á NMC rafhlöðunni, sú algengasta í Kína. Fjórir NMC rafhlöður endurvinnsluaðilar vilja endurheimta. Bakskaut virk efni. Hagfræðileg greining 2019 áætlar að þrátt fyrir að vera aðeins 4% af þyngd rafhlöðunnar séu þær yfir 60% af heildar björgunarverðmæti rafhlöðunnar. NMC endurvinnslutækni er tiltölulega þroskuð. Sony var brautryðjandi árið 1999. Það eru tvær helstu tæknilegar aðferðir, Pyro málmvinnslu og vatnsmálmvinnslu. Byrjum á Pyro málmvinnslu. Pyro þýðir eldur. Rafhlaðan er brætt í málmblöndu úr járni, kopar, kóbalti og nikkeli.
Hið góða er síðan sótt með vatnsmálmvinnsluaðferðum. Pyro aðferðir brenna af. Raflausnir, plast og litíumsölt. Það er því ekki hægt að endurheimta allt. Það losar eitrað lofttegundir sem þarf að vinna, og það er nokkuð orkufrekt, en það hefur verið mikið tekið upp af iðnaðinum. Vatnsmálmvinnsluaðferðir nota vatnskenndan leysi til að aðskilja æskileg efni með kóbalti frá efnasambandinu. Algengustu leysiefnin eru brennisteinssýra og vetnisperoxíð, en það eru margir aðrir líka. Hvorug þessara aðferða er tilvalin og frekari vinnu er þörf til að taka á tæknilegum göllum þeirra. Litíum járnfosfat rafhlöður eru um 30% af kínverska rafbílamarkaðinum frá og með 2019. Orkuþéttleiki þessara rafhlöðu er ekki eins hár og NMC hliðstæða þeirra, en þær eru lausar við frumefni eins og nikkel og kóbalt. Þar líka líklega öruggara.
Kína er líka leiðandi í heiminumer í vísindum og markaðssetningu á litíum járnfosfati, rafhlöðutækni, kínverskt fyrirtæki, nútíma amper tækni. Er einn af leiðandi í framleiðslu á þessu sviði. Það ætti að vera skynsamlegt að iðnaður landsins geti einnig endurunnið þessar frumur. Sem sagt, endurvinnsla þessa hluti hefur reynst tæknilega erfiðari en óæskilegt var gert ráð fyrir. Þetta er að hluta til vegna þess að þeir eru með fjölbreyttari efnisblöndu sem kallar á auka dýra formeðferð, aog þá efnahagslega litíumjárnfosfat rafhlöður eru ekki með sömu verðmætu málma og NMC rafhlöðurnar þekkja nikkel, kopar eða kóbalt. Og það hefur leitt til skorts á fjárfestingu í sessnum. Það eru nokkrar efnilegar vatnsmálmvinnslutilraunir sem hafa getað skolað út allt að 85% af litíuminu í formi litíumkarbónats.Vangaveltur eru um að það myndi kosta um $650að afgreiðatonn af notuðum litíum járnfosfat rafhlöðum. Það felur í sér orku- og efniskostnað, án kostnaðar við bygginguverksmiðju. Hugsanleg endurheimt og endursala á litíum gæti hjálpað til við að gera endurvinnslu hagkvæmara að framkvæma, en dómnefndin er enn úti um þetta. Er ekki enn búið að innleiða þessar aðferðir á viðskiptalegum mælikvarða? Umgjörðin fyrir 2018 leggur mikið á sig, en hún skilur eftir sig nokkur atriði. Eins og við vitum öll í lífinu, þá er ekki allt í fjöru í litlum nettum boga. Það vantar nokkur göt hér, svo við skulum tala aðeins um nokkrar af þeim stefnuspurningum sem enn eru í loftinu. Yfirskrift tölfræðilegra markmiða við losun eða endurheimt hráefnis. 98% af nikkelkóbalti, mangan 85% fyrir litíum sjálft og 97% fyrir sjaldgæf jarðefni. Oretically, þetta er allt mögulegt. Til dæmis talaði ég bara um að endurheimta 85% eða meira af litíum úr litíum járnfosfat rafhlöðum. Ég nefndi líka að það verður erfitt að ná þessu fræðilega hámarki vegna raunverulegs óhagkvæmni og mismuna á vettvangi. Mundu að það eru margar leiðir sem hægt er að búa til rafhlöðufrumur. Pakkað, selt og notað. Það er hvergi nærri þeirri stöðlun sem við sjáum með sívalningsrafhlöðum sem seldar eru í 711. Í stefnurammanum vantar áþreifanlega styrki og innlendan stuðning til að gera þetta að veruleika. Annað stórt áhyggjuefni er hagstjórnarrammi gerir neiekki úthluta peningum til að hvetja til söfnunar á notuðum rafhlöðum. Það eru nokkur uppkaupstilraunaverkefni á vegum sveitarfélaga, en ekkert á landsvísu. Þetta gæti breyst, kannski með álagningu eða skatti, en núna verða einkaaðilar að fjármagna það sjálfir. Þetta er vandamál vegna þess að það er lítill efnahagslegur hvati fyrir þessa stóru rafbílaframleiðendur að safna og endurvinna rafhlöður sínar.
Frá 2008 til 2015 lækkaði framleiðslukostnaður og rafhlöður rafgeyma úr 1000 USD á kílóvattstund í 268. Búist er við að sú þróun haldi áfram á næstu árum. Lækkun kostnaðar gert enn aðgengilegra en nokkru sinni fyrr, en á sama tíma hafa þeir einnig lækkað hvata til að safna og endurvinna þessar rafhlöður. Og þar sem þessar rafhlöður eru líka frábrugðnar hver annarri er erfitt að stækka söfnunarformeðferðina og endurvinnsluferlana, þannig að allt verkefnið reynist vera kostnaðarþurrkur fyrir framleiðendur þeirra. Hverjir vinna nú þegar með ansi þröngri framlegð til að byrja með?
Burtséð frá því eru rafbílaframleiðendur samkvæmt lögum fyrstir í röðinni til að meðhöndla og endurvinna gömlu notaðar rafhlöður sínar, og þrátt fyrir efnahagslega óaðlaðandi allt verkefnið, hafa þeir verið duglegir í samstarfi við stór fyrirtæki til að koma upp opinberum rásum til að endurvinna rafhlöðu. Nokkur stór endurvinnslufyrirtæki hafa sprottið upp. Sem dæmi má nefna Tyson endurvinnslu til Zhejiang Huayou Cobalt. Jiangxi Ganfeng litíum, Hunan Brunp og markaðsleiðtogi GEM. En þrátt fyrir tilvist þessara stóru fyrirtækja sem hafa leyfi, er meirihluti kínverska endurvinnslugeirans samanstendur af litlum verkstæðum án leyfis. Þessar óformlegu verslanir hafa ekki rétt verkfæri eða þjálfun. Þeir fara í grundvallaratriðum til aðvann á þessum rafhlöðum fyrir bakskautsefni þeirra, endurseldi þær hæstbjóðanda og sturtaði afganginum. Augljóslega er þetta gríðarleg öryggis- og umhverfisáhætta. Vegna þess að reglur og reglugerðir eru hafnar, geta þessar kótilettubúðir greitt eigendum rafbíla meira fyrir rafhlöðurnar sínar, og sem slíkar eru þær frekar valnar umfram opinberar rásir. Þannig er litíumjóna endurvinnsluhlutfallið í Kína enn frekar lágt árið 2015. Það var um 2%. Það hefur síðan vaxið í 10% árið 2019. Það slær beittum priki í augað, en þetta er samt langt frá því að vera tilvalið. Og 2018 ramminn setur ekki markmið um rafhlöðusöfnunarhlutfall. Forvitnileg vanræksla. Kína hefur verið að glíma við þetta vandamál á öðru rafhlöðuframhlið, hinni virðulegu blýsýru rafhlöðu, þessari 150 ára gömlu tæknier mjög almennt notað í Kína. Þeir veita stjörnuaflið fyrir bíla sína og eru enn mjög vinsælir fyrir E-hjól. Þetta er þrátt fyrir nýlegar reglur til að hvetja til þess að skipta þeim út fyrir litíumjón. Engu að síður, kínversk endurvinnsla á blýsýru rafhlöðunni er langt undir væntingum og viðmiðum. Árið 2017 eru minna en 30% af 3,3 milljónum tonna af blýsýru rafhlöðuúrgangi sem myndast í Kína endurunnið. Ástæðurnar fyrir þessari lágu endurvinnsluprósentu eru mjög svipaðar og litíumjónahylkið. Óformlegar kótilettubúðir fara framhjá reglum og reglugerðum og hafa því efni á að borga miklu meira fyrir rafhlöður neytenda. Rómverjar hafa gert það ljóst að blý er ekki beint umhverfisvænasta efnið sem til er. Kína hefur upplifað mörg alvarleg blýeitrunaratvik á undanförnum árum vegna þessarar óviðeigandi meðhöndlunar. Þannig hafa stjórnvöld nýlega heitið því að taka hart á þessum óformlegu verslunum, en talið er að þær séu yfir 200 um allt land. Markmiðið er að reyna að ná 40% endurvinnsluprósentu árið 2020 og 70% árið 2025. Miðað við að endurvinnsluhlutfall blýsýru rafhlöðu í Ameríku hefur verið 99% síðan að minnsta kosti 2014, ætti það ekki að vera svo erfitt.
Miðað við tæknilegt og vistvæntnómískir erfiðleikar í tengslum við endurvinnslu rafgeyma rafgeyma, hefur iðnaðurinn hugsað um leiðir til að nýta þessa hluti betur áður en þeir eru sendir til grafar. Hæsti möguleikinn væri að endurnýta þau í raforkuframkvæmdum. Þessar rafhlöður hafa enn 80% afkastagetu þegar allt kemur til alls, og geta enn farið frá mörgum árum áður en endanlega slokknar fyrir fullt og allt. Bandaríkin eru í fararbroddi hér. Að hafa gert tilraunir með notaðar rafhlöður í bílum fyrir kyrrstæðar orkugeymsluverkefni síðan 2002. En Kína hefur gert nokkur áhugaverð sýningarverkefni. Eitt af því sem lengst starfar er Zhangbei vind- og sólarorkuverkefnið í Hebei héraði. 1,3 milljarða dollara verkefnið er sprottið af sameiginlegu átaki frá kínverska ríkisfyrirtækinu State Grid og rafhlöðuframleiðanda BYD, sem sýndi fram á hagkvæmni þess að nota Second Life EV rafhlöður til að styðja og stjórna raforkukerfi. Fleiri rafhlöðuendurvinnsluverkefni hafa komið upp á undanförnum árum í Peking, Jiangsu sem rusl og það skín á. Ríkisstjórnin leggur mikla áherslu á þetta, en ég held að það komi meira í veg fyrir endurvinnsluvandann sem leysir það á endanum. Vegna þess að óumflýjanlegur endir hverrar rafhlöðu er annað hvort endurvinnsla eða urðun. Kínversk stjórnvöld hafa unnið aðdáunarvert starf við að hvetja til sköpunar þessa blómlega vistkerfis. Landið er ótvíræður leiðtogi í ákveðnum þáttum rafhlöðutækni og að öðru leyti hafa V risar aðsetur þar. Þeir hafa tækifæri til að beygja ferilinn í útblæstri bíla. Þannig að á vissan hátt er þetta endurvinnsluvandamál gott vandamál. Það er vísbending um velgengni Kína. En vandamálið er enn vandamál og iðnaðurinn hefur verið að draga lappirnar og koma á réttum endurvinnslunetum, reglugerðum og tækni.
Kínversk stjórnvöld geta horft til stefnu Bandaríkjanna til að fá leiðbeiningar og hvetja og gera viðeigandi endurvinnsluvenjur neytenda kleift. Og það þarf að úthluta styrkjum til fyrirtækja í formeðferðar- og endurvinnslutækniiðnaði, ekki bara í framleiðslu. Annars mun orkunotkunin og umhverfistjónið í tengslum við þessa förgun rafhlöðu vega þyngra en hvaða ávinningur sem við höfum af því að skipta yfir í rafbíla.
Pósttími: ágúst-01-2023