ما حجم سوق إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية في الصين؟

تُعدّ الصين أكبر سوق للسيارات الكهربائية في العالم، حيث بيع منها أكثر من 5.5 مليون سيارة حتى مارس 2021. وهذا أمرٌ إيجابيٌّ من نواحٍ عديدة. فالصين لديها أكبر عدد من السيارات في العالم، وهي تُسهم في استبدال غازات الاحتباس الحراري الضارة. لكن لهذه الأمور مخاوفها الخاصة المتعلقة بالاستدامة. فهناك مخاوف بشأن الضرر البيئي الناتج عن استخراج عناصر مثل الليثيوم والكوبالت. وهناك قلقٌ آخر يتعلق بمشكلة النفايات المُحتملة، حيث بدأت الصين تُواجه تحدّي هذه المشكلة.

في عام 2020، تم إيقاف تشغيل 200 ألف طن من البطاريات، ومن المتوقع أن يصل الرقم إلى 780 ألف طن بحلول عام 2025. انظر إلى مشكلة نفايات بطاريات السيارات الكهربائية الوشيكة في الصين وما تفعله أكبر سوق للسيارات الكهربائية في العالم حيال ذلك.

تقريبا كل الصينتعمل المركبات الكهربائية ببطاريات أيونات الليثيوم. تتميز هذه البطاريات بخفة وزنها وكثافتها العالية وعمرها الافتراضي الطويل، مما يجعلها الخيار الأمثل للسيارات الكهربائية. للبطاريات ثلاثة خصائص رئيسية:المكونات والأنود والكاثود والإلكتروليت. منلذا، يُعد الكاثود أغلى وأهم. نميز بين هذه البطاريات بشكل كبير بناءً على بطارياتها.لن أخوض في هذا الموضوع بعمق، لكن معظم بطاريات السيارات الكهربائية في الصين تحتوي على كاثودات مصنوعة من الليثيوم، أو النيكل، أو المنغنيز، أو أكاسيد الكوبالت، والتي تُعرف فيما يلي باسم MCS. تُسحب هذه البطاريات من الخدمة عندما تصل سعتها إلى حوالي 80%، أي ما يعادل عمر خدمة يتراوح بين 8 و10 سنوات. ويعتمد هذا بالطبع على عوامل معينة، مثل معدل الشحن، وعادات القيادة، وحالة الطريق.

فكرتُ أنكم ترغبون في معرفة ذلك. مع الموجة الكبرى الأولى من السيارات الكهربائيةكان من المقرر أن تُطرح هذه البطاريات للاستخدام على الطرقات بين عامي 2010 و2011، وكان من المفترض أن تكون البنية التحتية لجمع هذه البطاريات ومعالجتها جاهزةً قريبًا بنهاية العقد. كان هذا هو التحدي والجدول الزمني الذي واجهته الحكومة الصينية. بعد أولمبياد بكين، بدأت الحكومة الصينية الترويج لتصنيع واستخدام المركبات الكهربائية بين عامة الناس. في ذلك الوقت، كانت اللوائح الوحيدة التي وضعتها الحكومة تتعلق بمعايير السلامة الصناعية، نظرًا لأن العديد من مكونات البطاريات سامة للغاية. شهد أوائل عام 2010 إقبالًا متزايدًا على المركبات الكهربائية، ومعه تزايد الحاجة إلى إيجاد طريقة للتعامل مع نفاياتها.

في عام 2012، انطلقفيرنميأصدرت اللجنة الوطنية لسلامة المرور توجيهات سياسية لصناعة السيارات الكهربائية بشكل عام لأول مرة، وشددت التوجيهات على الحاجة، من بين أمور أخرى، إلىفي عام ٢٠١٦، انضمت عدة وزارات لوضع توجه موحد لمعالجة مشكلة نفايات بطاريات السيارات الكهربائية. سيتولى مصنعو السيارات الكهربائية مسؤولية استعادة بطاريات سياراتهم، ويجب عليهم إنشاء شبكات خدمة ما بعد البيع خاصة بهم، أو الاعتماد على جهة خارجية لجمع بطاريات السيارات الكهربائية المُهدرة.

تميل الحكومة الصينية إلى إعلان سياسة أو توجيه أو توجيه أولًا قبل وضع قواعد أكثر تفصيلًا لاحقًا. وقد أشار إعلان عام ٢٠١٦ فعليًا إلى شركات السيارات الكهربائية بتوقع المزيد في هذا الشأن في السنوات القادمة. ولذلك، في عام ٢٠١٨، صدرت متابعة إطار السياسات بسرعة، بعنوان "التدابير المؤقتة لإدارة إعادة تدوير واستخدام بطاريات الطاقة في مركبات الطاقة الجديدة". هل يُقصد بذلك السيارات الهجينة؟ الجهة المسؤولة عن التنفيذ هي وزارة الصناعة وتكنولوجيا المعلومات (MIIT).

لقد وعدت بالعودةفي عام ٢٠١٦، وضع الإطار المسؤولية بشكل كبير على عاتق الكيانات الخاصة، مثل شركات تصنيع السيارات الكهربائية وبطارياتها، التي تتعامل مع هذه المشكلة. ستدعم الحكومةيُنظر إلى بعض الجوانب التقنية للمشروع، لكنهم لن يتولوا تنفيذه بأنفسهم. يستند هذا الإطار إلى سياسة حوكمة عامة تبناها الصينيون، تُسمى مسؤولية المُنتِج المُوسّعة (EPR). ويتمثل المفهوم الروحي في نقل المسؤولية من الحكومات المحلية والإقليمية إلى المُنتِجين أنفسهم.

اعتمدت الحكومة الصينية مبدأ المسؤولية الموسعة للمنتجات (EPR)، الذي أعتقد أنه نشأ في الأوساط الأكاديمية الغربية في أوائل القرن الحادي والعشرين. استجابةً لتوجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن مشكلة النفايات الإلكترونية المتنامية، ومن البديهي أن تكون الحكومة هي الجهة المسؤولة دائمًا عن التخلص من كل هذه النفايات الإلكترونية. لن تُحفّز الشركات التي تُنتج هذه النفايات على تسهيل إعادة تدوير منتجاتها. وبالتالي، وانطلاقًا من مبدأ المسؤولية الموسعة للمنتجات، يتعين على جميع مُصنّعي بطاريات السيارات الكهربائية تصميم بطاريات سهلة التفكيك، وتوفير تفاصيل تقنية حول نهاية عمرها الافتراضي لعملائهم - علامات السيارات الكهربائية وسيُطلب من مُصنِّعي المركبات الكهربائية إما إنشاء شبكات خاصة بهم لجمع وإعادة تدوير البطاريات أو الاستعانة بطرف ثالث. وستساعد الحكومة في وضع معايير وطنية لتبسيط العملية. يبدو الإطار جيدًا في ظاهره، ولكن هناك بعض العيوب الواضحة.

بعد أن تعرفنا على تاريخ وسياسة إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية، يُمكننا الآن التعمق في بعض التفاصيل الفنية. دخلت البطاريات المُعطلة النظام عبر قناتين: من السيارات التي تخضع لعملية استبدال البطارية، ومن السيارات الأخرى عند انتهاء عمرها الافتراضي. في حالة السيارات، تبقى البطارية داخل السيارة وتُزال كجزء من عملية التفكيك عند انتهاء عمرها الافتراضي. وتظل هذه العملية يدوية للغاية، خاصةً في الصين. بعد ذلك، تأتي خطوة تُسمى المعالجة المسبقة. يجب إخراج خلايا البطارية من العبوة وفتحها، وهو أمرٌ صعب نظرًا لعدم وجود تصميم قياسي لحزمة البطاريات. لذلك، يجب القيام بذلك يدويًا باستخدام أدوات متخصصة.

بمجرد إزالة البطاريةد، ماذا يحدث نييعتمد xt على نوع بطارية الليثيوم أيون داخل السيارة. لنبدأ ببطارية NMC، الأكثر شيوعًا في الصين. تسعى أربع شركات لإعادة تدوير بطاريات NMC إلى استعادتها. المواد النشطة في الكاثود. تشير تقديرات التحليل الاقتصادي لعام 2019 إلى أنه على الرغم من أنها لا تشكل سوى 4% من وزن البطاريات، إلا أنها تشكل أكثر من 60% من إجمالي قيمة البطاريات المتبقية. تقنيات إعادة تدوير NMC متطورة نسبيًا. كانت سوني رائدة في هذا المجال عام 1999. هناك طريقتان تكنولوجيتان رئيسيتان: المعالجة المعدنية البايروية والمعالجة المعدنية المائية. لنبدأ بالمعالجة المعدنية البايروية. تعني كلمة "بايرو" النار. تُصهر البطارية إلى سبيكة من الحديد والنحاس والكوبالت والنيكل.

يتم بعد ذلك استرجاع المواد الجيدة باستخدام طرق التحليل المعدني المائي. تحترق طرق البايرو. الإلكتروليتات والبلاستيك وأملاح الليثيوم. لذلك لا يمكن استعادة كل شيء. يطلق غازات سامة تحتاج إلى معالجة، وهو كثيف الطاقة إلى حد كبير، ولكن تم اعتماده على نطاق واسع من قبل الصناعة. تستخدم طرق التحليل المعدني المائي مذيبًا مائيًا لفصل المواد المطلوبة عن طريق الكوبالت من المركب. المذيبات الأكثر استخدامًا هي حمض الكبريتيك وبيروكسيد الهيدروجين، ولكن هناك العديد من المذيبات الأخرى أيضًا. لا تُعد أي من هاتين الطريقتين مثالية وهناك حاجة إلى مزيد من العمل لمعالجة أوجه القصور الفنية الخاصة بهما. تشكل بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم حوالي 30٪ من سوق السيارات الكهربائية الصينية اعتبارًا من عام 2019. كثافات طاقة هذه البطاريات ليست عالية مثل نظيراتها من NMC، لكنها خالية من عناصر مثل النيكل والكوبالت. ربما تكون أكثر أمانًا أيضًا.

الصين هي أيضا الرائدة في العالمشركة صينية رائدة في مجال علوم وتسويق فوسفات حديد الليثيوم، وتقنيات البطاريات، وتكنولوجيا الأمبير المعاصرة. تُعد من رواد التصنيع في هذا المجال. من المنطقي أن تتمكن الصناعة في البلاد من إعادة تدوير هذه الخلايا أيضًا. مع ذلك، اتضح أن إعادة تدوير هذه الخلايا أصعب تقنيًا مما توقعه البعض. ويعود ذلك جزئيًا إلى تنوع مزيج المواد فيها، مما يتطلب أعمال معالجة أولية إضافية باهظة الثمن.ومن ثم الليثيوم اقتصاديًالا تحتوي بطاريات فوسفات الحديد على نفس المعادن الثمينة التي تحتوي عليها بطاريات NMC، مثل النيكل والنحاس والكوبالت. وقد أدى ذلك إلى ندرة الاستثمار في هذا المجال. هناك بعض التجارب الهيدروميتالورجية الواعدة التي نجحت في استخلاص ما يصل إلى 85% من الليثيوم على شكل كربونات الليثيوم.التكهنات هي أن التكلفة ستكون حوالي 650 دولارًالمعالجةطن من بطاريات فوسفات الليثيوم والحديد المستهلكة. هذا يشمل تكلفة الطاقة والمواد، دون احتساب تكلفة بناءالمصنع. يمكن أن يساعد الاسترداد المحتمل وإعادة بيع الليثيوم في جعل إعادة التدوير أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية، ولكن لم يتم البت في هذا الأمر بعد. هل لم يتم تطبيق هذه الأساليب على نطاق تجاري بعد؟ يوضح إطار عمل عام 2018 الكثير، ولكنه يترك بعض الأمور المطلوبة. كما نعلم جميعًا في الحياة، لا يتم كل شيء في قوس صغير أنيق. هناك بعض الثغرات المفقودة هنا، لذا دعونا نتحدث قليلاً عن بعض أسئلة السياسة التي لا تزال عالقة. الهدف الإحصائي الرئيسي عند الإصدار أو معدلات استرداد المواد الخام. 98٪ من النيكل والكوبالت، والمنغنيز 85٪ لليثيوم نفسه و97٪ للمواد الأرضية النادرة. نظريًا، كل هذا ممكن. على سبيل المثال، تحدثت للتو عن استرداد 85٪ أو أكثر من الليثيوم من بطاريات فوسفات حديد الليثيوم. ذكرت أيضًا أنه سيكون من الصعب تحقيق هذا الحد الأقصى النظري بسبب عدم الكفاءة والاختلافات في العالم الحقيقي على أرض الواقع. تذكر، هناك الكثير من الطرق التي يمكن من خلالها صنع خلايا البطاريات. مُعبأة، مُباعة، ومُستعملة. لا يوجد أيُّ توحيدٍ يُقارن بما نراه في البطاريات الأسطوانية المُباعة في سيارتك 711. يفتقر إطار السياسة إلى دعمٍ ملموسٍ ودعمٍ وطنيٍّ لتحقيق هذا الهدف. ومن الشواغل الكبيرة الأخرى عدم وجود إطارٍ للسياسة الاقتصادية.تخصيص أموال لتحفيز جمع البطاريات المستعملة. هناك بعض برامج إعادة الشراء التجريبية التي تُديرها البلديات، ولكن لا يوجد أي برنامج على المستوى الوطني. قد يتغير هذا الوضع، ربما بفرض ضريبة أو ضريبة، ولكن في الوقت الحالي، على شركات القطاع الخاص تمويلها بنفسها. تُمثل هذه مشكلة نظرًا لضعف الحافز الاقتصادي لشركات صناعة السيارات الكهربائية الكبرى لجمع بطارياتها وإعادة تدويرها.

بين عامي ٢٠٠٨ و٢٠١٥، انخفضت تكلفة تصنيع بطاريات السيارات الكهربائية من ١٠٠٠ دولار أمريكي للكيلوواط/ساعة إلى ٢٦٨ دولارًا أمريكيًا. ومن المتوقع أن يستمر هذا الاتجاه خلال السنوات القليلة القادمة. أصبح انخفاض التكاليف أسهل من أي وقت مضى، ولكنه في الوقت نفسه قلل من حافز جمع هذه البطاريات وإعادة تدويرها. ولأن هذه البطاريات تختلف عن بعضها البعض، يصعب توسيع نطاق عمليات جمعها ومعالجتها وإعادة تدويرها، ما يُمثل عبئًا على مصنعيها. فمن يعمل بالفعل بهامش ربح ضيق أصلًا؟

بغض النظر عن ذلك، فإن شركات تصنيع السيارات الكهربائية، بحكم القانون، هي الأولى في التعامل مع بطارياتها القديمة المستهلكة وإعادة تدويرها، وعلى الرغم من عدم جاذبية المشروع اقتصاديًا، إلا أنها دأبت على الشراكة مع الشركات الكبرى لإنشاء قنوات رسمية لإعادة تدوير البطاريات. وقد ظهرت بعض شركات إعادة التدوير الكبرى، ومن الأمثلة على ذلك شركة تايسون لإعادة التدوير، وشركة تشجيانغ هوايو للكوبالت، وشركة جيانغشي جانفينج لليثيوم، وشركة هونان برونب، وشركة جيم الرائدة في السوق. ولكن على الرغم من وجود هذه الشركات الكبيرة المرخصة، فإن غالبية قطاع إعادة التدوير الصيني يتكون من ورش صغيرة غير مرخصة. تفتقر هذه الورش غير الرسمية إلى الأدوات أو التدريب المناسبين. إنهم ببساطة يذهبون إلى...يتم استخدام هذه البطاريات لمواد الكاثود الخاصة بها، وإعادة بيعها لأعلى مزايد والتخلص من الباقي. من الواضح أن هذا يمثل خطرًا كبيرًا على السلامة والبيئة. ونتيجة لهذا التحايل على القواعد واللوائح، يمكن لمحلات القطع هذه أن تدفع لمالكي السيارات الكهربائية المزيد مقابل بطارياتهم، وبالتالي يتم تفضيلها على القنوات الرسمية. وبالتالي، لا يزال معدل إعادة تدوير أيونات الليثيوم في الصين منخفضًا جدًا في عام 2015. كان حوالي 2٪. وقد ارتفع منذ ذلك الحين إلى 10٪ في عام 2019. إنه يضرب عصا حادة في العين، ولكن هذا لا يزال بعيدًا عن المثالية. ولم يحدد إطار عمل عام 2018 هدفًا لمعدلات جمع البطاريات. إغفال غريب. كانت الصين تكافح هذه المشكلة على جبهة أخرى للبطاريات، وهي بطارية الرصاص الحمضية العريقة، هذه التقنية التي يبلغ عمرها 150 عامًا.تُستخدم على نطاق واسع في الصين. فهي تُوفّر الطاقة النجمية لسياراتهم ولا تزال تحظى بشعبية كبيرة للدراجات الكهربائية. هذا على الرغم من اللوائح الأخيرة التي تشجع على استبدالها ببطاريات الليثيوم أيون. على أي حال، فإن إعادة تدوير بطاريات الرصاص الحمضية في الصين أقل بكثير من التوقعات والمعايير. في عام 2017، تم إعادة تدوير أقل من 30% من 3.3 مليون طن من نفايات بطاريات الرصاص الحمضية المتولدة في الصين. أسباب هذه النسبة المنخفضة لإعادة التدوير مشابهة جدًا لقضية بطاريات الليثيوم أيون. تتجاهل محلات القطع غير الرسمية القواعد واللوائح وبالتالي يمكنها تحمل دفع مبالغ أكبر بكثير مقابل بطاريات المستهلكين. أوضح الرومان أن الرصاص ليس بالضبط أكثر المواد الصديقة للبيئة الموجودة. شهدت الصين العديد من حوادث التسمم بالرصاص الكبرى في السنوات الأخيرة نتيجة لهذا التعامل غير السليم. وبالتالي، تعهدت الحكومة مؤخرًا باتخاذ إجراءات صارمة ضد هذه المحلات غير الرسمية، والتي يُقدر أن هناك أكثر من 200 منها في جميع أنحاء البلاد. الهدف هو محاولة الوصول إلى نسبة إعادة تدوير 40% في عام 2020 و70% في عام 2025. وبالنظر إلى أن نسبة إعادة تدوير بطاريات الرصاص الحمضية في أمريكا كانت عند 99% منذ عام 2014 على الأقل، فلا ينبغي أن يكون الأمر صعبًا.

مع الأخذ في الاعتبار الجوانب الفنية والبيئيةنظرًا للصعوبات الاقتصادية المرتبطة بإعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية، فكّر القطاع في طرق للاستفادة منها بشكل أكبر قبل التخلص منها. الخيار الأمثل هو إعادة استخدامها في مشاريع شبكات الكهرباء. لا تزال هذه البطاريات تتمتع بسعة 80%، ويمكن أن تستمر لسنوات عديدة قبل أن تتعطل نهائيًا. الولايات المتحدة رائدة في هذا المجال، فقد جربت بطاريات السيارات المستعملة في مشاريع تخزين الطاقة الثابتة منذ عام 2002. لكن الصين نفذت بعض المشاريع التجريبية المثيرة للاهتمام. يُعد مشروع تشانغبي لطاقة الرياح والطاقة الشمسية في مقاطعة خبي أحد أقدم المشاريع قيد التشغيل. ينبع هذا المشروع، الذي تبلغ تكلفته 1.3 مليار دولار، من جهد مشترك بين شركة State Grid الصينية المملوكة للدولة وشركة BYD لتصنيع بطاريات السيارات الكهربائية، وقد أثبت جدوى استخدام بطاريات Second Life للسيارات الكهربائية لدعم وإدارة شبكة الكهرباء. ظهرت المزيد من مشاريع إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية في السنوات الأخيرة في بكين وجيانغسو لتحويلها إلى خردة، وهي مشاريع ناجحة. تولي الحكومة اهتمامًا كبيرًا لهذا الأمر، لكنني أعتقد أنه في النهاية سيحول دون مشكلة إعادة التدوير التي تحلها. لأن النهاية الحتمية لكل بطارية هي إما إعادة التدوير أو مكب النفايات. وقد قامت الحكومة الصينية بعملٍ رائع في تشجيع إنشاء هذه المنظومة البيئية المزدهرة. تُعدّ الصين رائدةً بلا منازع في جوانب مُعينة من تكنولوجيا البطاريات، كما تتواجد فيها شركاتٌ عملاقةٌ مثل V. لديهم فرصةٌ حقيقيةٌ لخفض انبعاثات السيارات. لذا، تُعدّ مسألة إعادة التدوير هذه، إلى حدٍ ما، مُشكلةً مُهمةً. إنها مؤشرٌ على نجاح الصين. لكن المشكلة لا تزال قائمة، والقطاع مُماطلٌ في وضع شبكاتٍ ولوائحٍ وتقنياتٍ مناسبةٍ لإعادة التدوير.

يمكن للحكومة الصينية أن تسترشد بسياسة الولايات المتحدة للحصول على بعض التوجيهات وتحفيز وتمكين عادات إعادة التدوير السليمة لدى المستهلكين. كما يجب توزيع الدعم على الشركات العاملة في صناعات تقنيات المعالجة المسبقة وإعادة التدوير، وليس فقط في قطاع التصنيع. وإلا، فإن استهلاك الطاقة والأضرار البيئية المرتبطة بالتخلص من هذه البطاريات ستتجاوز أي فائدة نجنيها من التحول إلى المركبات الكهربائية.