Quanto è grande il mercato cinese per il riciclo delle batterie dei veicoli elettrici?

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 punti di vista. La Cina possiede il maggior numero di auto al mondo e queste stanno sostituendo le emissioni nocive di gas serra. Tuttavia, ciò solleva anche delle problematiche legate alla sostenibilità. Vi sono preoccupazioni per i danni ambientali derivanti dall'estrazione di elementi come litio e cobalto. Un'altra preoccupazione riguarda il problema emergente dei rifiuti. La Cina sta iniziando a sperimentare in prima persona questa problematica.

Nel 2020 sono state dismesse 200.000 tonnellate di batterie e si prevede che la cifra raggiungerà le 780.000 tonnellate entro il 2025. Analizziamo il crescente problema dei rifiuti di batterie per veicoli elettrici in Cina e le misure che il più grande mercato mondiale di veicoli elettrici sta adottando per affrontarlo.

Quasi tutta la CinaI veicoli elettrici sono alimentati da batterie agli ioni di litio. La loro leggerezza, l'elevata densità energetica e la lunga durata del ciclo di vita le rendono la prima scelta per le auto elettriche. Le batterie hanno tre principali caratteristichecomponenti e anodo, un catodo ed un elettrolita. Delquindi, il catodo è il più costoso e importante. Distinguiamo principalmente queste batterie in base alle loro barche cat. NSenza addentrarci troppo nei dettagli, la maggior parte delle batterie per veicoli elettrici in Cina ha catodi realizzati con ossidi di litio, nichel, manganese o cobalto, indicati con la sigla MCS. Queste batterie vengono dismesse quando la loro capacità raggiunge circa l'80%, corrispondente a una durata di vita utile di circa 8-10 anni. Questo, ovviamente, dipende da diversi fattori come la frequenza di ricarica, le abitudini di guida e le condizioni stradali.

Ho pensato che ti avrebbe fatto piacere saperlo. Con la prima grande ondata di veicoli elettriciCon la messa in circolazione dei veicoli elettrici prevista 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 doveva affrontare. Dopo le Olimpiadi di Pechino, il governo cinese iniziò a promuovere la produzione e l'utilizzo dei veicoli elettrici presso il grande pubblico. In quel periodo, le uniche normative emanate riguardavano gli standard di sicurezza del settore, dato che molti componenti delle batterie sono piuttosto tossici. All'inizio del 2010 si assistette a una crescente diffusione dei veicoli elettrici e, di conseguenza, a una altrettanto rapida crescita della necessità di un modo per gestire i loro rifiuti.

Nel 2012, il viavernment ha pubblicato per la prima volta una guida politica per l'intero settore dei veicoli elettrici, la guida ha sottolineato la necessità di, tra le altre coseTra le cose importanti, un sistema funzionante di riciclaggio delle batterie dei veicoli elettrici. Nel 2016, diversi ministeri si sono uniti per definire 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 reti di assistenza post-vendita proprie o affidare a terzi la raccolta delle batterie esauste.

Il governo cinese tende a dichiarare prima una politica, una linea guida o una direttiva, per poi stabilire regole più specifiche in un secondo momento. La dichiarazione del 2016 ha di fatto segnalato alle aziende di veicoli elettrici di aspettarsi ulteriori sviluppi in questo ambito negli anni a venire. Pertanto, nel 2018, è stato rapidamente pubblicato il quadro normativo di attuazione, intitolato "Misure provvisorie per la gestione del riciclo e dell'utilizzo delle batterie dei veicoli a nuova energia". Ti chiedi se intendi sia "grondaie" che "ibridi". L'organismo preposto all'applicazione della legge sarebbe il Ministero dell'Industria e dell'Informatica, o MIIT.

Ha promesso indietroNel 2016, il quadro normativo attribuisce in gran parte la responsabilità a entità private come i produttori di veicoli elettrici e di batterie per veicoli elettrici che si occupano di questo problema. Il governo si occuperà di questo aspetto.Alcuni aspetti tecnici dell'iniziativa verranno presi in considerazione, ma non saranno loro a realizzarla. Questo quadro si basa su una politica di governance generale adottata dalla Cina, chiamata Responsabilità Estesa del Produttore (EPR). Il concetto fondamentale è quello di trasferire la responsabilità a monte, dai governi locali e provinciali ai produttori stessi.

Il governo cinese ha adottato l'EPR, che credo sia nato nel mondo accademico occidentale all'inizio degli anni 2000. In risposta alle direttive dell'UE riguardanti il ​​crescente problema dei rifiuti elettronici, e ha senso intuitivamente se è sempre il governo a occuparsi di tutti questi rifiuti elettronici. Le aziende che producono tali rifiuti non saranno mai incentivate a rendere i loro prodotti più facili da riciclare. Quindi, 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 sulla fine del ciclo di vita.e i produttori di veicoli elettrici a loro volta dovranno scegliere se creare e gestire le proprie reti di raccolta e riciclaggio delle batterie o affidarle a terzi. Il governo contribuirà a definire standard nazionali per semplificare il processo. Il quadro normativo sembra piuttosto valido in apparenza, ma presenta alcuni evidenti svantaggi.

Ora che conosciamo la storia e le politiche, possiamo approfondire alcuni dettagli tecnici sul riciclo delle batterie dei veicoli elettrici. Le batterie dismesse entrano nel sistema attraverso due canali: dalle auto in cui viene sostituita la batteria e dalle auto a fine vita. In quest'ultimo caso, la batteria è 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 procede con una fase di pretrattamento. Le celle della batteria devono essere estratte dal pacco e aperte, un'operazione complessa poiché non esiste uno standard per i pacchi batteria. Pertanto, 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 tipi di batterie NMC vengono riciclate. I materiali attivi del catodo. Un'analisi economica del 2019 stima che, pur rappresentando solo il 4% del peso della batteria, costituiscano oltre il 60% del valore di recupero complessivo. Le tecnologie di riciclaggio delle batterie NMC sono relativamente mature. Sony è stata pioniera nel 1999. Esistono due metodi tecnologici principali: pirometallurgico e idrometallurgico. Iniziamo con il metodo pirometallurgico. Piro significa fuoco. La batteria viene fusa in una lega di ferro, rame, cobalto e nichel.

I materiali di valore vengono poi recuperati utilizzando metodi idrometallurgici. I metodi pirotecnici, invece, bruciano elettroliti, plastica e sali di litio. Quindi non tutto può essere recuperato. Il processo rilascia gas tossici che devono essere trattati ed è piuttosto energivoro, ma è stato ampiamente adottato dall'industria. I metodi idrometallurgici utilizzano un solvente acquoso per separare i materiali desiderati, come il cobalto, dal composto. I solventi più comunemente usati 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 ovviare alle loro carenze tecniche. Le batterie al litio ferro fosfato rappresentano 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. Sono anche probabilmente più sicure.

La Cina è anche leader mondialeer nella scienza e commercializzazione del litio ferro fosfato, tecnologie delle batterie, azienda cinese, tecnologia ampere contemporanea. È uno dei leader di produzione in questo settore. Dovrebbe essere logico che l'industria del paese sia in grado di riciclare anche queste celle. Detto questo, il riciclo di queste cose si è rivelato tecnicamente più difficile del previsto. Ciò è in parte dovuto al fatto che hanno una miscela più varia di materiali, che necessita di un ulteriore costoso lavoro di pretrattamento, une poi economicamente il litioLe batterie al fosfato di ferro non contengono gli stessi metalli preziosi delle batterie NMC, come nichel, rame o cobalto. Ciò ha comportato una scarsità di investimenti in questo settore di nicchia. Tuttavia, alcuni promettenti esperimenti idrometallurgici hanno permesso di estrarre fino all'85% del litio sotto forma di carbonato di litio.Si ipotizza che costerebbe circa 650 dollari.elaborareuna tonnellata di batterie al litio ferro fosfato esaurite. Ciò include il costo dell'energia e dei materiali, senza contare il costo di costruzione dellafabbrica. Il potenziale recupero e la rivendita del litio potrebbero contribuire a rendere il riciclo più economicamente fattibile, ma la questione è ancora aperta. Questi metodi devono ancora essere implementati su scala commerciale? Il quadro del 2018 delinea molti aspetti, ma lascia anche a desiderare. Come sappiamo, nella vita non tutto si risolve sempre in modo perfetto. Ci sono alcune lacune, quindi parliamo un po' di alcune delle questioni politiche ancora in sospeso. L'obiettivo statistico principale al momento della pubblicazione o tassi di recupero delle materie prime. 98% di nichel cobalto, manganese 85% per il litio stesso e 97% per i materiali delle terre rare. Teoricamente, tutto ciò è possibile. Ad esempio, ho appena parlato del recupero dell'85% o più del litio dalle batterie al litio ferro fosfato. Ho anche accennato al fatto che sarà difficile raggiungere questo massimo teorico a causa delle inefficienze e delle differenze reali sul campo. Ricordiamo che ci sono molti modi in cui le celle delle batterie possono essere prodotte, imballate, vendute e utilizzate. Non c'è traccia della standardizzazione che vediamo nelle batterie cilindriche vendute nei negozi 7-Eleven. Il quadro politico non prevede sussidi concreti e sostegno nazionale per rendere tutto ciò una realtà. Un'altra grande preoccupazione è che il quadro di politica economica non...Non vengono stanziati fondi per incentivare la raccolta delle batterie usate. Esistono alcuni programmi pilota di ritiro gestiti dai comuni, ma nulla a livello nazionale. La situazione potrebbe cambiare, magari con un prelievo o una tassa, ma al momento sono gli operatori del settore privato a dover finanziare l'iniziativa autonomamente. Questo rappresenta un problema perché i grandi produttori di veicoli elettrici hanno pochi incentivi economici a raccogliere e riciclare le proprie batterie.

Dal 2008 al 2015, il costo di produzione delle batterie per veicoli elettrici è diminuito da 1000 dollari per kilowattora a 268. Si prevede che questa tendenza continui nei prossimi anni. Il calo dei costi ha reso i veicoli elettrici ancora più accessibili, ma allo stesso tempo ha ridotto l'incentivo alla raccolta e al riciclo di queste batterie. Inoltre, poiché queste batterie sono diverse tra loro, è difficile scalare i processi di raccolta, pretrattamento e riciclo, quindi l'intera operazione si rivela un onere finanziario per i produttori, che già operano con margini di profitto piuttosto ridotti.

In ogni caso, per legge i produttori di veicoli elettrici sono i primi a gestire e riciclare le loro vecchie batterie esauste e, nonostante la scarsa attrattiva economica dell'intera operazione, si sono impegnati a collaborare con grandi aziende per creare canali ufficiali per il riciclo delle batterie. Sono sorte alcune grandi aziende di riciclo. Tra queste, Tyson Recycling per Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp e il leader di mercato GEM. Ma nonostante l'esistenza di queste grandi aziende autorizzate, la maggior parte del settore del riciclo in Cina è costituita da piccole officine non autorizzate. Queste officine informali non dispongono degli strumenti o della formazione adeguati. In pratica vanno aQuesti rivenditori non autorizzati si occupano di recuperare i materiali catodici da queste batterie, rivendendole al miglior offerente e gettando via il resto. Ovviamente, questo rappresenta un enorme rischio per la sicurezza e l'ambiente. A causa di questa elusione di norme e regolamenti, questi rivenditori non autorizzati possono pagare di più i proprietari di veicoli elettrici per le loro batterie e, pertanto, vengono preferiti ai canali ufficiali. Di conseguenza, il tasso di riciclo delle batterie agli ioni di litio in Cina è rimasto piuttosto basso nel 2015, attestandosi intorno al 2%. Da allora è cresciuto fino al 10% nel 2019. È meglio di niente, ma è ancora lontano dall'ideale. E il quadro normativo del 2018 non fissa un obiettivo per i tassi di raccolta delle batterie. Una curiosa omissione. La Cina sta lottando con questo problema anche su un altro fronte, quello delle venerabili batterie al piombo-acido, una tecnologia vecchia di 150 anni.Le batterie al piombo sono molto diffuse in Cina. Sono un componente fondamentale per le automobili e sono ancora molto popolari per le e-bike, nonostante le recenti normative che ne incentivano la sostituzione con batterie agli ioni di litio. Tuttavia, il riciclo delle batterie al piombo in Cina è ben lontano dagli standard e dalle aspettative. Nel 2017, meno del 30% dei 3,3 milioni di tonnellate di rifiuti di batterie al piombo prodotti in Cina è stato riciclato. Le ragioni di questa bassa percentuale di riciclo sono molto simili a quelle delle batterie agli ioni di litio. I negozi non autorizzati aggirano le norme e i regolamenti, potendo così permettersi di pagare prezzi molto più alti per le batterie dei consumatori. I Romani hanno dimostrato che il piombo non è esattamente la sostanza più ecologica. Negli ultimi anni, la Cina ha registrato diversi gravi casi di avvelenamento da piombo a causa di questa gestione impropria. Pertanto, il governo si è recentemente impegnato a reprimere questi negozi non autorizzati, che si stima siano oltre 200 in tutto il paese. L'obiettivo è raggiungere una percentuale di riciclo del 40% nel 2020 e del 70% nel 2025. Considerando che la percentuale di riciclo delle batterie al piombo negli Stati Uniti è al 99% almeno dal 2014, non dovrebbe essere troppo difficile.

Considerando gli aspetti tecnici ed ecologiciA causa delle difficoltà legate al riciclo delle batterie dei veicoli elettrici, l'industria ha cercato di trovare un modo per sfruttarle al meglio prima di smaltirle. L'opzione più promettente sarebbe il loro riutilizzo in progetti per la rete elettrica. Dopotutto, queste batterie conservano ancora l'80% della loro capacità e possono funzionare per molti anni prima di esaurirsi definitivamente. Gli Stati Uniti sono all'avanguardia in questo campo, avendo sperimentato l'utilizzo di batterie usate per auto in progetti di accumulo di energia stazionaria fin dal 2002. Anche la Cina ha realizzato 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, frutto della collaborazione tra l'azienda statale cinese State Grid e il produttore di batterie per veicoli elettrici BYD, ha dimostrato la fattibilità dell'utilizzo di batterie usate per supportare e gestire una rete elettrica. Negli ultimi anni, a Pechino e nella provincia di Jiangsu, sono emersi numerosi progetti di riciclo di batterie per veicoli elettrici. Il governo sta ponendo molta attenzione a questo aspetto, ma credo che in definitiva si tratti più di una soluzione preventiva che di una soluzione definitiva al problema del riciclo. Perché la fine inevitabile 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 diverse aziende leader del settore hanno sede lì. Hanno la possibilità di invertire davvero la tendenza delle emissioni automobilistiche. Quindi, in un certo senso, il problema del riciclo è un problema positivo. È un'indicazione del successo della Cina. Ma il problema rimane e l'industria sta temporeggiando nell'implementare reti, normative e tecnologie di riciclo adeguate.

Il governo cinese potrebbe prendere spunto dalle politiche statunitensi per incentivare e promuovere corrette abitudini di riciclo da parte dei consumatori. Inoltre, è necessario erogare sussidi alle imprese che operano nei settori delle tecnologie di pretrattamento e riciclo, non solo a quelle manifatturiere. In caso contrario, il consumo energetico e i danni ambientali associati allo smaltimento di queste batterie supereranno di gran lunga qualsiasi beneficio derivante dal passaggio ai veicoli elettrici.