La Cina è il più grande mercato mondiale di veicoli elettrici, con oltre 5,5 milioni di unità vendute a marzo 2021. Questo è un aspetto positivo sotto molti aspetti. La Cina ha il maggior numero di auto al mondo e queste stanno sostituendo i gas serra nocivi. Tuttavia, questi veicoli presentano problematiche di sostenibilità. Ci sono preoccupazioni per il danno ambientale derivante dall'estrazione di elementi come litio e cobalto. Ma un'altra preoccupazione riguarda il problema dei rifiuti. La Cina sta iniziando a sperimentare le prime fasi di questo problema.
Nel 2020 sono state dismesse 200.000 tonnellate di batterie e si prevede che entro il 2025 la cifra salirà a 780.000 tonnellate. Basti pensare all'imminente problema dei rifiuti di batterie dei veicoli elettrici in Cina e a cosa sta facendo il più grande mercato di veicoli elettrici al mondo per affrontarlo.
Quasi tutta la CinaI veicoli elettrici sono alimentati da batterie agli ioni di litio. Sono leggere, ad alta densità energetica e con un ciclo di vita lungo, il che le rende la prima scelta per le auto elettriche. Le batterie hanno tre caratteristiche principali:componenti e anodo, un catodo e un elettrolita. DelSe, il catodo è la parte più costosa e significativa. Distinguiamo ampiamente queste batterie in base al loro tipo di catodo. NNon vorrei approfondire troppo l'argomento, ma la maggior parte delle batterie per veicoli elettrici cinesi ha catodi realizzati in ossidi di litio, nichel, manganese o cobalto, qui di seguito denominati MCS. Queste batterie vengono dismesse quando la loro capacità raggiunge circa l'80%, corrispondente alla nostra vita utile di circa 8-10 anni. Questo dipende ovviamente da fattori come la frequenza di ricarica, le abitudini di guida e le condizioni stradali.
Pensavo ti sarebbe piaciuto saperlo. Con la prima grande ondata di veicoli elettriciCon l'arrivo delle batterie tra il 2010 e il 2011, l'infrastruttura per la raccolta e il trattamento di queste batterie avrebbe dovuto essere pronta entro la fine del decennio. Questa era la sfida e la tempistica che il governo cinese ha dovuto affrontare. Dopo le Olimpiadi di Pechino, il governo cinese ha iniziato a promuovere la produzione e l'uso di veicoli elettrici al grande pubblico. All'epoca, le uniche normative emanate riguardavano gli standard di sicurezza del settore, poiché molti componenti delle batterie sono piuttosto tossici. L'inizio del 2010 ha visto una crescente diffusione dei veicoli elettrici e, di conseguenza, l'altrettanto rapida crescita della necessità di un modo per gestire i loro rifiuti.
Nel 2012, il viavernment ha rilasciato per la prima volta una guida politica per l'intero settore dei veicoli elettrici, la guida ha sottolineato la necessità, tra gli altri,r things, 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 istituire reti di assistenza post-vendita proprie o affidarsi a terzi per la raccolta delle batterie esauste dei veicoli elettrici.
Il governo cinese tende a dichiarare prima una politica, una guida o una direzione prima di stabilire norme più specifiche in un secondo momento. La dichiarazione del 2016 ha effettivamente segnalato alle aziende di veicoli elettrici di aspettarsi maggiori informazioni in merito negli anni a venire. Pertanto, nel 2018, è stato pubblicato rapidamente il follow-up del quadro politico, intitolato "Misure provvisorie per la gestione del riciclaggio e l'utilizzo delle batterie di alimentazione dei veicoli a nuova energia". Viene da chiedersi se si tratti di "grondaie" e anche di "ibridi". L'organismo di controllo sarebbe il Ministero dell'Industria e dell'Informazione Tecnologica (MIIT).
Ha promesso di tornareNel 2016, il quadro normativo ha attribuito in gran parte l'onere a entità private come i produttori di veicoli elettrici e di batterie per veicoli elettrici che si occupano di questo problema. Il governo dovràConosciamo alcuni aspetti tecnici dell'iniziativa, 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 spostare la responsabilità a monte, dai governi locali e provinciali ai produttori stessi.
Il governo cinese ha adottato l'EPR, che credo sia nato dal mondo accademico occidentale all'inizio degli anni 2000. In risposta alle direttive UE relative al crescente problema dei rifiuti elettrici, è intuitivo che sia sempre il governo a occuparsi della pulizia di tutti questi rifiuti. Le aziende che producono questi rifiuti non saranno mai incentivate a rendere i loro prodotti più facili da riciclare. Pertanto, nello spirito dell'EPR, tutti i produttori di batterie per veicoli elettrici devono progettare batterie facili da smontare e fornire ai propri clienti dettagli tecnici sul fine vita. I marcatori dei veicoli elettriciA loro volta, i mercati dei veicoli elettrici possono istituire e gestire le proprie reti di raccolta e riciclo delle batterie o esternalizzarle a terzi. Il governo contribuirà a stabilire standard nazionali per semplificare il processo. Il quadro normativo sembra piuttosto valido in apparenza, ma presenta alcuni svantaggi molto evidenti.
Ora che conosciamo la storia e le normative, possiamo approfondire alcuni dettagli tecnici sul riciclo delle batterie dei veicoli elettrici. Le batterie dismesse entrano nel sistema attraverso due canali: dalle auto in fase di sostituzione e dalle auto a fine vita. In quest'ultimo caso, la batteria si trova ancora all'interno dell'auto e viene rimossa durante il processo di smantellamento a fine vita. Questo rimane un processo prevalentemente manuale, soprattutto in Cina. Successivamente, si verifica una fase chiamata pretrattamento. Le celle della batteria devono essere estratte dal pacco batteria e aperte, il che rappresenta una sfida poiché non esiste un design standard per il pacco batteria. Pertanto, questa operazione deve essere eseguita manualmente utilizzando strumenti specializzati.
Una volta rimossa la batteriad, cosa succede next dipende dal tipo di batteria agli ioni di litio presente nell'auto. Iniziamo con la batteria NMC, la più comune in Cina. Quattro aziende di riciclaggio di batterie NMC vogliono recuperare. I materiali attivi del catodo. Un'analisi economica del 2019 stima che, nonostante costituiscano solo il 4% del peso delle batterie, rappresentino 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. Iniziamo con il pirometallurgico. Piro significa fuoco. La batteria viene fusa in una lega di ferro, rame, cobalto e nichel.
Il materiale di qualità viene poi recuperato utilizzando metodi idrometallurgici. I metodi pirotecnici bruciano elettroliti, materie plastiche e sali di litio. Quindi non tutto può essere recuperato. Rilascia gas tossici che devono essere trattati e richiede un notevole dispendio energetico, ma è stato ampiamente adottato dall'industria. I metodi idrometallurgici utilizzano un solvente acquoso per separare i materiali desiderati dal cobalto. I solventi più comunemente utilizzati sono l'acido solforico e il perossido di idrogeno, ma ne esistono molti altri. Nessuno di questi metodi è ideale e sono necessari ulteriori studi per risolvere i loro limiti tecnici. Le batterie al litio-ferro-fosfato (LiFePO) rappresentavano 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 sono anche più sicure.
La Cina è anche leader mondialeer nella scienza e nella commercializzazione del litio ferro fosfato, tecnologie delle batterie, azienda cinese, tecnologia ampere contemporanea. È uno dei leader nella produzione in questo settore. Dovrebbe essere logico che l'industria del paese sia in grado di riciclare anche queste celle. Detto questo, riciclare questi prodotti si è rivelato tecnicamente più difficile del previsto. Ciò è in parte dovuto al fatto che presentano un mix più vario di materiali, che richiede ulteriori e costosi lavori di pretrattamento, une poi litio economicamenteLe batterie al ferro fosfato non contengono gli stessi metalli preziosi delle batterie NMC, come nichel, rame o cobalto. E questo ha portato a una carenza di investimenti in questa nicchia. Esistono alcuni promettenti esperimenti idrometallurgici che sono stati in grado di estrarre fino all'85% del litio sotto forma di carbonato di litio.Si ipotizza che costerebbe circa 650 dollarielaborareuna tonnellata di batterie al litio ferro fosfato esaurite. Questo include il costo dell'energia e dei materiali, senza contare il costo di costruzioneFabbrica. Il potenziale recupero e la rivendita del litio potrebbero contribuire a rendere il riciclaggio più fattibile dal punto di vista economico, ma la giuria è ancora indecisa su questo punto. Questi metodi devono ancora essere implementati su scala commerciale? Il quadro normativo del 2018 prevede molte disposizioni, ma lascia a desiderare. Come tutti sappiamo, non tutto si risolve in un batter d'occhio. Ci sono alcune lacune, quindi parliamo un po' di alcune delle questioni politiche ancora in sospeso. L'obiettivo statistico principale al rilascio o i tassi di recupero delle materie prime: 98% di nichel-cobalto, 85% di manganese per il litio stesso e 97% per le terre rare. In teoria, 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 e delle differenze reali sul campo. Ricordate, ci sono molti modi per produrre le celle delle batterie. Confezionarle, venderle e utilizzarle. Non c'è nemmeno lontanamente la standardizzazione che vediamo nelle batterie cilindriche vendute nel vostro 711. Il quadro politico manca di sussidi concreti e di un sostegno nazionale per rendere questo aspetto realtà. Un'altra grande preoccupazione è che il quadro politico economico non...Non stanziare fondi per incentivare la raccolta delle batterie esauste. Esistono alcuni programmi pilota di riacquisto gestiti dai comuni, ma nulla a livello nazionale. La situazione potrebbe cambiare, magari con un'imposta o una tassa, ma al momento gli operatori del settore privato devono finanziare autonomamente. Questo è un problema perché i grandi produttori di veicoli elettrici hanno scarsi incentivi economici a raccogliere e riciclare le proprie batterie.
Dal 2008 al 2015, il costo di produzione delle batterie per veicoli elettrici è sceso da 1.000 dollari per kilowattora a 268. Si prevede che questa tendenza continuerà nei prossimi anni. Il calo dei costi ha reso queste batterie ancora più accessibili che mai, ma allo stesso tempo ha anche ridotto l'incentivo alla raccolta e al riciclo. E poiché queste batterie sono anche diverse tra loro, è difficile ampliare i processi di raccolta, pretrattamento e riciclo, quindi l'intera impresa si rivela un costo per i produttori. Che già lavorano con margini di profitto piuttosto ridotti?
In ogni caso, i produttori di veicoli elettrici, per legge, sono i primi a gestire e riciclare le loro vecchie batterie esauste e, nonostante la scarsa attrattività economica dell'intera impresa, si sono dimostrati diligenti nel collaborare con grandi aziende per istituire canali ufficiali per il riciclo delle batterie. Sono nate alcune grandi aziende di riciclo. Tra gli esempi figurano Tyson Recycling, Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp e il leader di mercato GEM. Tuttavia, nonostante l'esistenza di queste grandi aziende autorizzate, la maggior parte del settore del riciclo cinese è costituita da piccole officine senza licenza. Queste officine informali non dispongono degli strumenti o della formazione adeguati. Fondamentalmente si rivolgono a...su queste batterie per i loro materiali catodici, rivendendole al miglior offerente e vendendo il resto. Ovviamente, questo rappresenta un enorme rischio per la sicurezza e l'ambiente. Come risultato di questo aggiramento di norme e regolamenti, queste officine possono pagare di più i proprietari di veicoli elettrici per le loro batterie e, di conseguenza, sono preferite ai canali ufficiali, tra virgolette. Pertanto, il tasso di riciclo delle batterie agli ioni di litio in Cina rimane piuttosto basso nel 2015. Era di circa il 2%. Da allora è cresciuto fino al 10% nel 2019. È un'affermazione azzardata, ma siamo ancora lontani dall'ideale. E il quadro normativo del 2018 non fissa un obiettivo per i 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, una tecnologia vecchia di 150 anni.è molto comune in Cina. Fornisce la potenza di punta per le automobili e è ancora molto popolare per le bici elettriche, nonostante le recenti normative che ne incoraggino la sostituzione con le batterie agli ioni di litio. In ogni caso, il riciclaggio cinese delle batterie al piombo è ben al di sotto delle aspettative e degli standard 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 a quelle del caso delle batterie agli ioni di litio. Le officine abusive aggirano le norme e i regolamenti e possono quindi permettersi di pagare molto di più per le batterie dei consumatori. I Romani hanno chiarito che il piombo non è esattamente la sostanza più ecologica in circolazione. Negli ultimi anni, la Cina ha registrato diversi gravi casi di avvelenamento da piombo a causa di questo utilizzo improprio. Pertanto, il governo si è recentemente impegnato a reprimere questi negozi abusivi, che si stima siano oltre 200 in tutto il paese. L'obiettivo è provare a raggiungere una percentuale di riciclo del 40% nel 2020 e del 70% nel 2025. Considerando che la percentuale di riciclo delle batterie al piombo in America è al 99% almeno dal 2014, non dovrebbe essere così difficile.
Considerando gli aspetti tecnici ed ecologiciConsiderate le difficoltà economiche associate al riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici, l'industria ha pensato a come sfruttarle al meglio prima di mandarle al macero. L'opzione con il potenziale più elevato sarebbe quella di riutilizzarle in progetti di reti elettriche. Dopotutto, queste batterie hanno ancora l'80% della loro capacità e possono durare molti anni prima di esaurirsi definitivamente. Gli Stati Uniti sono all'avanguardia in questo campo, avendo sperimentato l'utilizzo di batterie per auto usate per progetti di accumulo di energia stazionaria fin dal 2002. Ma la Cina ha realizzato alcuni interessanti progetti dimostrativi. Uno dei più longevi è il progetto eolico 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 sono nati altri progetti di riciclaggio di batterie per veicoli elettrici a Pechino, Jiangsu e altrove. Il governo sta concentrando molto su questo aspetto, ma credo che in definitiva sia più efficace nel prevenire il problema del riciclaggio che risolverlo. Perché l'inevitabile fine di ogni batteria è il riciclo o la discarica. Il governo cinese ha fatto un lavoro ammirevole nell'incoraggiare la creazione di questo fiorente ecosistema. Il paese è leader indiscusso in alcuni aspetti della tecnologia delle batterie e, di conseguenza, i giganti del settore hanno sede lì. Hanno la possibilità di invertire la curva delle emissioni delle automobili. Quindi, in un certo senso, questo problema del riciclo è un problema piacevole da affrontare. È un'indicazione del successo della Cina. Ma il problema persiste e l'industria sta temporeggiando nel creare reti, normative e tecnologie di riciclo adeguate.
Il governo cinese può fare riferimento alle politiche degli Stati Uniti per trovare una guida, incentivare e promuovere corrette abitudini di riciclo da parte dei consumatori. È inoltre necessario erogare sussidi alle imprese operanti nel settore delle tecnologie di pretrattamento e riciclo, non solo a quelle manifatturiere. In caso contrario, il consumo energetico e il danno ambientale associati allo smaltimento delle batterie supereranno qualsiasi beneficio derivante dal passaggio ai veicoli elettrici.
Data di pubblicazione: 01-08-2023