La Cina è il mercato di veicoli elettrici più grande al mondo con oltre 5,5 milioni di veicoli venduti a marzo 2021. Questa è una buona cosa in molti modi. La Cina ha il maggior numero di automobili al mondo e queste stanno sostituendo i dannosi gas serra. Ma queste cose hanno le loro preoccupazioni in termini di sostenibilità. C'è la preoccupazione per i danni ambientali derivanti dall'estrazione di elementi come il litio e il cobalto. Ma un’altra preoccupazione riguarda l’imminente problema dei rifiuti. La Cina sta iniziando a sperimentare l’avanguardia di questo problema.
Nel 2020 sono state dismesse 200.000 tonnellate di batterie e si prevede che la cifra raggiungerà le 780.000 tonnellate entro il 2025. Guarda l'incombente problema dei rifiuti delle batterie dei veicoli elettrici in Cina e cosa sta facendo il più grande mercato di veicoli elettrici del mondo al riguardo.
Quasi tutti quelli cinesii veicoli elettrici sono alimentati da batterie agli ioni di litio. Sono leggeri, l'elevata densità di energia e il lungo ciclo di vita li rendono la prima scelta per le auto elettriche. Le batterie hanno tre principali ccomponenti e un anodo, un catodo e un elettrolita. Delse, il catodo è il più costoso e significativo. Distinguiamo in gran parte queste batterie in base alle loro barche per gatti. NNon voglio approfondire troppo questo argomento, ma la maggior parte delle batterie cinesi per veicoli elettrici hanno catodi costituiti da ossidi di litio, nichel, manganese e cobalto, qui indicati come MCS. Queste batterie vengono ritirate quando la loro capacità raggiunge circa l'80%, corrispondente alla nostra durata di circa 8-10 anni. Ciò dipende ovviamente da alcuni fattori come la frequenza di ricarica, le abitudini di guida e le condizioni stradali.
Ho pensato che ti sarebbe piaciuto saperlo. Con la prima grande ondata di veicoli elettriciSe venissero avviate tra il 2010 e il 2011, le infrastrutture per la raccolta e il trattamento di queste batterie dovrebbero essere pronte entro la fine del decennio. Questa era la sfida e la tempistica che il governo cinese doveva affrontare. Dopo le Olimpiadi di Pechino, il governo cinese ha iniziato a promuovere la produzione e l’uso dei veicoli elettrici presso il grande pubblico. In questo momento le uniche normative che hanno emanato riguardano gli standard di sicurezza del settore. Poiché molti componenti della batteria sono piuttosto tossici. L'inizio del 2010 ha visto una crescente diffusione dei veicoli elettrici e con ciò l'altrettanto crescente bisogno di un modo per gestire i propri rifiuti.
Nel 2012, il viavermente ha pubblicato per la prima volta una guida politica per l'intero settore dei veicoli elettrici, la guida ha sottolineato la necessità, tra le altre cose, diPer quanto riguarda le cose, un sistema di riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici funzionante. Nel 2016, diversi ministeri si sono uniti per stabilire una direzione unificata per il problema dei rifiuti delle batterie dei veicoli elettrici. I produttori di veicoli elettrici sarebbero responsabili del recupero delle batterie delle loro auto. Devono creare proprie reti di servizi post-vendita o affidare a terzi la raccolta delle batterie dei veicoli elettrici usati.
Il governo cinese ha la tendenza a dichiarare prima una politica, una guida o una direzione prima di stabilire successivamente regole più specifiche. La dichiarazione del 2016 segnala effettivamente alle aziende di veicoli elettrici di aspettarsi di più in questo ambito nei prossimi anni. Pertanto, nel 2018, il follow-up del quadro politico è stato pubblicato rapidamente, intitolato “Misure provvisorie per la gestione del riciclaggio e dell’utilizzo delle batterie dei veicoli a nuova energia”. Ti chiedi se chiami grondaia di significato e anche ibridi. L'organismo esecutivo sarebbe il Ministero dell'Industria e della Tecnologia dell'Informazione o MIIT.
Ha promesso di ricambiarenel 2016, il quadro affida in gran parte l’onere a soggetti privati come i produttori di veicoli elettrici e di batterie per veicoli elettrici che si occupano di questo problema. Il governo adoreràvedono alcuni aspetti tecnici dell'impresa, ma non lo faranno da soli. Questo quadro si basa su una politica di governance generale adottata dai cinesi. Chiamata Responsabilità Estesa del Produttore o EPR. Il concetto spirituale è quello di trasferire la responsabilità a monte dai governi locali e provinciali ai produttori stessi.
Il governo cinese ha adottato le EPR, che credo siano uscite dal mondo accademico occidentale nei primi anni 2000. In risposta alle direttive dell’UE riguardanti un crescente problema dei rifiuti elettronici, e ha senso intuitivamente che sia sempre il governo a ripulire tutti questi rifiuti elettronici. Le aziende che producono rifiuti non saranno mai incentivate a rendere le loro cose più facili da riciclare. Pertanto, nello spirito dell'EPR, tutti i produttori di batterie per veicoli elettrici devono progettare batterie facili da disassemblare e fornire ai propri clienti dettagli tecnici e di fine vita.d i marcatori di veicoli elettrici a loro volta possono creare e gestire le proprie reti di raccolta e riciclaggio delle batterie o affidarle a terzi. Il governo aiuterà a stabilire standard nazionali per semplificare il processo. Il quadro sembra piuttosto carino in superficie, ma ci sono alcuni inconvenienti molto evidenti.
Ora che conosciamo la storia e la politica, possiamo approfondire alcuni dettagli tecnici sul riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici. Le batterie dismesse sono entrate nel sistema attraverso due canali, dalle auto in fase di sostituzione della batteria e dalle auto. Alla fine della loro vita. Per quest'ultimo, la batteria è ancora all'interno dell'auto e viene rimossa nell'ambito del processo di smantellamento a fine vita. Questo rimane un processo molto manuale, soprattutto in Cina. Successivamente c'è una fase chiamata pretrattamento. Le celle della batteria devono essere estratte dal pacco e aperte, il che rappresenta una sfida poiché non esiste un design standard del pacco batteria. Pertanto deve essere fatto a mano utilizzando strumenti specializzati.
Una volta rimossa la batteriad, cosa succede next dipende dal tipo di batteria agli ioni di litio presente nell'auto. Cominciamo con la batteria NMC, la più diffusa in Cina. Quattro riciclatori di batterie NMC vogliono recuperare. I materiali attivi catodici. L’analisi economica del 2019 stima che, nonostante costituiscano solo il 4% del peso delle batterie, esse costituiscono oltre il 60% del valore di recupero complessivo delle batterie. Le tecnologie di riciclaggio NMC sono relativamente mature. Sony è stata pioniera nel 1999. Esistono due principali metodi tecnologici, pirometallurgico e idrometallurgico. Cominciamo con Pyrometallurgical. Pyro significa fuoco. La batteria viene fusa in una lega di ferro, rame, cobalto e nichel.
Il materiale buono viene quindi recuperato utilizzando metodi idrometallurgici. I metodi pirotecnici si bruciano. Elettroliti, plastiche e sali di litio. Quindi non tutto può essere recuperato. Rilascia gas tossici che devono essere trattati e consuma molta energia, ma è stato ampiamente adottato dall'industria. I metodi idrometallurgici utilizzano un solvente acquoso per separare i materiali desiderati mediante cobalto dal composto. I solventi più comunemente utilizzati sono l'acido solforico e l'acqua ossigenata, ma ce ne sono anche molti altri. Nessuno di questi metodi è ideale ed è necessario ulteriore lavoro per risolverne le carenze tecniche. Le batterie al litio ferro fosfato costituiscono circa il 30% del mercato cinese dei veicoli elettrici nel 2019. La densità energetica di queste batterie non è elevata come quella delle loro controparti NMC, ma sono prive di elementi come nichel e cobalto. Probabilmente c'è anche più sicuro.
La Cina è anche il leader mondialeer nella scienza e nella commercializzazione del fosfato di litio ferro, delle tecnologie delle batterie, dell'azienda cinese, della tecnologia amperometrica contemporanea. È uno dei leader manifatturieri in questo settore. Dovrebbe essere logico che anche l’industria del paese sia in grado di riciclare queste cellule. Detto questo, riciclare queste cose si è rivelato tecnicamente più difficile di quanto previsto. Ciò è in parte dovuto al fatto che hanno un mix di materiali più vario, che richiede un ulteriore e costoso lavoro di pretrattamento, ae poi economicamente il litioLe batterie al fosfato di ferro non hanno gli stessi metalli preziosi come le batterie NMC conoscono nichel, rame o cobalto. E ciò ha portato a una carenza di investimenti nella nicchia. Esistono alcuni promettenti esperimenti idrometallurgici che sono stati in grado di lisciviare fino all'85% del litio sotto forma di carbonato di litio.La speculazione è che costerebbe circa $ 650elaborareuna tonnellata di batterie al litio ferro fosfato esaurite. Ciò include i costi energetici e materiali, senza contare il costo di costruzionefabbrica. Il potenziale recupero e rivendita del litio potrebbe contribuire a rendere il riciclaggio più fattibile dal punto di vista economico, ma la decisione è ancora aperta. Questi metodi devono ancora essere implementati su scala commerciale? Il quadro del 2018 prevede molto, ma lascia alcune cose a desiderare. Come tutti sappiamo nella vita, non tutto si sistema in modo ordinato. Mancano alcuni buchi qui, quindi parliamo un po’ di alcune delle questioni politiche ancora in sospeso. L'obiettivo statistico principale al rilascio o ai tassi di recupero delle materie prime. 98% di nichel cobalto, 85% di manganese per il litio stesso e 97% per materiali di terre rare. Teoricamente tutto questo è possibile. Ad esempio, ho appena parlato del recupero dell’85% o più del litio dalle batterie al litio ferro fosfato. Ho anche detto che sarà difficile raggiungere questo massimo teorico a causa delle inefficienze del mondo reale e delle differenze sul campo. Ricorda, ci sono molti modi in cui è possibile realizzare le celle della batteria. Imballato, venduto e utilizzato. Non c’è neanche lontanamente vicino alla standardizzazione che vediamo con le batterie cilindriche vendute nel tuo 711. Nel quadro politico mancano sussidi concreti e sostegno nazionale per far sì che ciò diventi realtà. Un’altra grande preoccupazione è che il quadro di politica economica non lo fat stanziare fondi per incentivare la raccolta delle batterie usate. Esistono alcuni programmi pilota di riacquisto gestiti dai comuni, ma nulla a livello nazionale. La situazione potrebbe cambiare, magari con un prelievo o una tassa, ma in questo momento gli attori del settore privato devono finanziarsi da soli. Questo è un problema perché ci sono pochi incentivi economici per questi grandi produttori di veicoli elettrici a raccogliere e riciclare le loro batterie.
Dal 2008 al 2015, il costo di produzione e delle batterie dei veicoli elettrici è sceso da 1.000 dollari per kilowattora a 268. Si prevede che questa tendenza continui nei prossimi anni. Il calo dei costi ha reso ancora più accessibili che mai, ma allo stesso tempo hanno anche abbassato l’incentivo a raccogliere e riciclare queste batterie. E poiché queste batterie sono anche diverse l’una dall’altra, è difficile aumentare i processi di raccolta, pretrattamento e riciclaggio, quindi l’intera impresa si rivela un costo per i produttori. Chi già lavora con margini piuttosto ristretti per cominciare?
Indipendentemente da ciò, i produttori di veicoli elettrici per legge sono i primi a gestire e riciclare le loro vecchie batterie esaurite e, nonostante la scarsa attrattiva economica dell’intera impresa, sono stati diligenti nel collaborare con le grandi aziende per creare canali ufficiali per riciclare una batteria. Sono nate alcune grandi aziende di riciclaggio. Gli esempi includono il riciclaggio di Tyson a Zhejiang Huayou Cobalt. Jiangxi Ganfeng litio, Hunan Brunp e leader di mercato GEM. Ma nonostante l’esistenza di queste grandi aziende autorizzate, la maggior parte del settore del riciclaggio cinese è costituito da piccole officine senza licenza. Questi negozi informali non dispongono degli strumenti o della formazione adeguati. Fondamentalmente vanno apuntano su queste batterie per i loro materiali catodici, rivendendole al miglior offerente e scaricando il resto. Ovviamente, questo è un enorme rischio per la sicurezza e l’ambiente. Come risultato di questo aggiramento di norme e regolamenti, questi negozi di triturazione possono pagare di più i proprietari di veicoli elettrici per le loro batterie, e come tali sono preferiti rispetto ai canali ufficiali, citati e non quotati. Pertanto, il tasso di riciclaggio degli ioni di litio in Cina rimane piuttosto basso nel 2015: era circa il 2%. Da allora è cresciuto fino al 10% nel 2019. Batte un bastone negli occhi, ma questo è ancora lontano dall’ideale. E il quadro del 2018 non fissa un obiettivo sui tassi di raccolta delle batterie. Una curiosa omissione. La Cina ha lottato con questo problema su un altro fronte delle batterie, la venerabile batteria al piombo, questa tecnologia vecchia di 150 anniè molto comunemente usato in Cina. Forniscono la potenza da star per le loro automobili e sono ancora molto popolari per le bici elettriche. Ciò nonostante le recenti normative che incoraggiano la loro sostituzione con ioni di litio. In ogni caso, il riciclaggio cinese delle batterie al piombo è ben al di sotto delle aspettative e dei parametri di riferimento. Nel 2017, meno del 30% dei 3,3 milioni di tonnellate di rifiuti di batterie al piombo generati in Cina è stato riciclato. Le ragioni di questa bassa percentuale di riciclaggio sono molto simili al caso degli ioni di litio. I negozi informali di smontaggio eludono le norme e i regolamenti e quindi possono permettersi di pagare molto di più per le batterie dei consumatori. I romani hanno chiarito che il piombo non è esattamente la sostanza più rispettosa dell’ambiente in circolazione. Negli ultimi anni la Cina ha subito numerosi gravi incidenti di avvelenamento da piombo a causa di questa gestione impropria. Pertanto, il governo si è recentemente impegnato a reprimere questi negozi informali, che si stima siano oltre 200 in tutto il paese. L’obiettivo è cercare di raggiungere una percentuale di riciclaggio del 40% nel 2020 e del 70% nel 2025. Considerando che la percentuale di riciclaggio delle batterie al piombo in America è stata al 99% almeno dal 2014, non dovrebbe essere così difficile.
Considerando gli aspetti tecnici ed ecologicidifficoltà economiche associate al riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici, l’industria ha pensato a come sfruttare maggiormente queste cose prima di mandarle nella tomba. L’opzione più potenziale sarebbe quella di riutilizzarli in progetti di rete elettrica. Dopotutto, queste batterie hanno ancora una capacità dell'80% e possono durare ancora molti anni prima di esaurirsi definitivamente. Gli Stati Uniti sono in testa in questo campo. Dal 2002 ho sperimentato batterie usate per auto per progetti di stoccaggio stazionario dell’energia. Ma la Cina ha realizzato alcuni progetti dimostrativi interessanti. Uno dei progetti più longevi è il progetto di energia eolica e solare di Zhangbei, nella provincia di Hebei. Il progetto da 1,3 miliardi di dollari nasce da uno sforzo congiunto dell’impresa statale cinese State Grid e del produttore di batterie per veicoli elettrici BYD, che ha dimostrato la fattibilità dell’utilizzo di batterie per veicoli elettrici di seconda vita per supportare e gestire una rete elettrica. Negli ultimi anni a Pechino, nel Jiangsu, sono sorti altri progetti di riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici e la cosa continua a brillare. Il governo si sta concentrando molto su questo aspetto, ma penso che alla fine questo prevenga maggiormente il problema del riciclaggio che lo risolve. Perché la fine inevitabile di ogni batteria è il riciclaggio o la discarica. Il governo cinese ha svolto un lavoro ammirevole nell’incoraggiare la creazione di questo fiorente ecosistema. Il paese è il leader indiscusso in alcuni aspetti della tecnologia delle batterie e, separatamente, i giganti V hanno sede lì. Hanno la possibilità di piegare davvero la curva delle emissioni delle automobili. Quindi, in un certo senso, questo problema del riciclaggio è un bel problema da avere. È un’indicazione del successo della Cina. Ma il problema è ancora un problema e l’industria ha ritardato e ha creato reti, normative e tecnologie di riciclaggio adeguate.
Il governo cinese può guardare alla politica degli Stati Uniti per avere indicazioni e incentivare e consentire corrette abitudini di riciclaggio dei consumatori. E i sussidi devono essere distribuiti alle imprese nei settori delle tecnologie di pretrattamento e riciclaggio, non solo nel settore manifatturiero. Altrimenti, il consumo di energia e il danno ambientale associati a questo smaltimento delle batterie supereranno qualsiasi beneficio che otterremo dal passaggio ai veicoli elettrici.
Orario di pubblicazione: 01-ago-2023