中国は世界最大のEV市場であり、2021年3月時点で550万台以上が販売されています。これは多くの点で良いことです。中国は世界で最も多くの自動車を保有しており、有害な温室効果ガスの代替となっています。しかし、これらの製品には持続可能性に関する懸念が伴います。リチウムやコバルトなどの元素の採掘に伴う環境破壊への懸念があります。さらに、廃棄物問題も懸念材料の一つです。中国はこの問題の最前線に立ち始めています。
2020年には20万トンのバッテリーが廃棄され、2025年までにその数は78万トンに達すると予想されています。中国で迫り来るEVバッテリー廃棄問題と、世界最大のEV市場である中国がそれに対してどのような対策を講じているかを見てみましょう。
中国のほぼ全て電気自動車はリチウムイオン電池で駆動します。軽量でエネルギー密度が高く、サイクル寿命が長いため、電気自動車の第一選択肢となります。電池には3つの主要な種類があります。部品と陽極、陰極、電解質。カソードは最も高価で重要な部品です。これらのバッテリーは、主にキャットボートに基づいて区別されます。あまり深く掘り下げるつもりはありませんが、中国のEVバッテリーのほとんどは、リチウム、ニッケル、マンガン、コバルトの酸化物（以下、MCS）で作られた正極を使用しています。これらのバッテリーは、容量が約80%に達すると廃棄されます。これは、私たちの耐用年数である約8～10年に相当します。もちろん、これは充電頻度、運転習慣、道路状況などの特定の要因に依存します。
知っておいてほしいと思ったので。EVの大きな波が到来し2010年から2011年にかけて電気自動車が公道で走行を開始すると、これらのバッテリーを回収・処理するためのインフラを2010年代末までに早急に整備する必要がありました。これが中国政府が取り組まなければならなかった課題であり、期限でした。北京オリンピック後、中国政府は電気自動車の製造と利用を一般市民に奨励し始めました。この時点では、政府が定めた規制は業界の安全基準のみでした。バッテリー部品の多くは非常に有毒であるためです。2010年代初頭には電気自動車の普及が進み、それに伴い、廃棄物処理の必要性も急速に高まりました。
2012年、ヴェルメ初めてEV業界全体に向けた政策ガイダンスを発表したが、そのガイダンスでは、EVバッテリーのリサイクルシステムの構築が急務となっています。2016年には、複数の省庁が協力してEVバッテリーの廃棄物問題に関する統一的な指針を策定しました。EVメーカーは自社のバッテリー回収に責任を持つことになります。メーカーは独自のアフターサービスネットワークを構築するか、第三者機関に廃棄EVバッテリーの回収を委託する必要があります。
中国政府は、政策、ガイドライン、または方向性をまず発表し、その後、より具体的な規則を定める傾向があります。2016年の宣言は、EV企業に対し、今後数年間でこうした動きがさらに進むことを期待させるというシグナルを効果的に発信しました。そのため、2018年には、「新エネルギー車の動力電池のリサイクルと利用の管理に関する暫定措置」と題された政策枠組みのフォローアップが迅速に発表されました。これは、いわゆる「ひさし」や「ハイブリッド」を意味するのでしょうか。施行機関は工業情報化部（MIIT）です。
約束した2016年の枠組みでは、この問題への対応はEVやEV用バッテリーメーカーなどの民間企業に大きく委ねられています。政府はこの取り組みの技術的な側面は理解しているものの、中国は自ら行うつもりはない。この枠組みは、中国が採用した一般的なガバナンス政策、すなわち拡大生産者責任（EPR）に基づいて構築されている。その精神的な概念は、責任を地方自治体や省政府から生産者自身へと上流に移すことである。
中国政府はEPRを採用しました。これは2000年代初頭に欧米の学界から生まれたものだと私は考えています。これは、増大する電気電子機器廃棄物問題に関するEUの指令への対応としてであり、政府が常にこの電気電子機器廃棄物の清掃を担うのは当然のことです。廃棄物を排出する企業は、リサイクルを容易にするインセンティブを決して得られません。したがって、EPRの精神に則り、すべてのEVバッテリーメーカーは、分解しやすいバッテリーを設計し、顧客に技術的な使用済み製品の詳細情報を提供する必要があります。EVメーカーは、EVメーカーは、独自のバッテリー回収・リサイクルネットワークを構築・運営するか、第三者に委託するかを選択できます。政府は、プロセスを合理化するための国家基準の策定を支援します。この枠組みは表面的には非常に優れているように見えますが、いくつかの明らかな欠点があります。
EVバッテリーリサイクルの歴史と方針が分かったところで、次にEVバッテリーリサイクルの技術的な詳細をいくつか見ていきましょう。使用済みバッテリーは、バッテリー交換中の車両と、寿命を迎えた車両からという2つの経路でシステムに入り込みます。後者の場合、バッテリーはまだ車内に搭載されており、寿命を迎えた車両の解体プロセスの一環として取り外されます。このプロセスは、特に中国では依然として非常に手作業が中心です。その後に「前処理」と呼ばれるステップがあります。バッテリーセルをパックから取り出して開封する必要がありますが、標準的なバッテリーパックの設計がないため、これは非常に困難です。そのため、専用の工具を用いて手作業で行わなければなりません。
バッテリーを取り外したらd、何が起こるかxtは、車に搭載されているリチウムイオン電池の種類によって異なります。まずは、中国で最も一般的なNMC電池から見ていきましょう。4社のNMC電池リサイクル業者が回収を希望しています。正極活物質です。2019年の経済分析によると、電池重量のわずか4%を占めるにもかかわらず、電池全体の回収価値の60%以上を占めると推定されています。NMCリサイクル技術は比較的成熟しており、ソニーが1999年に先駆けて開発しました。主な技術手法は、乾式冶金法と水力冶金法の2つです。まずは乾式冶金法から見ていきましょう。「Pyro」とは火を意味します。電池は鉄、銅、コバルト、ニッケルの合金に溶解されます。
その後、良質のものは湿式冶金法を使用して回収されます。熱冶金法では、電解質、プラスチック、リチウム塩が燃焼します。したがって、すべてを回収できるわけではありません。処理が必要な有毒ガスが放出され、かなりのエネルギー集約型ですが、業界で広く採用されています。湿式冶金法では、水性溶媒を使用して、コバルト化合物から目的の材料を分離します。最も一般的に使用される溶媒は硫酸と過酸化水素ですが、他にも多くの溶媒があります。これらの方法はどちらも理想的ではなく、技術的な欠陥に対処するためのさらなる作業が必要です。リン酸鉄リチウム電池は、2019年の時点で中国のEV市場の約30％を占めています。これらのバッテリーのエネルギー密度はNMCの同等品ほど高くありませんが、ニッケルやコバルトなどの元素を含んでいません。また、おそらくより安全です。
中国は世界でもトップリン酸鉄リチウムの科学と商業化、電池技術、そして現代のアンペア技術において、中国企業はリーダー的存在です。この分野における製造業のリーダーの一つです。中国の産業界がこれらのセルもリサイクルできるようになるのは当然のことです。しかしながら、これらのリサイクルは予想以上に技術的に困難であることが判明しました。これは、材料の混合比率がより多様であるため、追加の高価な前処理作業が必要になることが一因です。そして経済的にリチウムリン酸鉄電池には、NMC電池に使用されているニッケル、銅、コバルトのような貴金属が含まれていません。そのため、このニッチ市場への投資は不足しています。有望な湿式冶金実験では、炭酸リチウムの形でリチウムの最大85%を浸出させることができました。推測では約650ドルかかるだろう処理する使用済みのリン酸鉄リチウム電池1トン。これにはエネルギーと材料費が含まれており、電池の製造コストは含まれていません。工場。リチウムの回収と再販は、リサイクルをより経済的に実現可能にする可能性がありますが、この点についてはまだ結論が出ていません。これらの方法はまだ商業規模で実施されていないのでしょうか？ 2018年の枠組みは多くのことを示していますが、いくつか改善の余地があります。人生において誰もが知っているように、すべてがきれいに片付くわけではありません。ここにはいくつか欠けている点があるので、まだ宙に浮いている政策上の問題のいくつかについて少しお話ししたいと思います。放出時の目玉となる統計目標、つまり原材料回収率。ニッケル、コバルト、マンガンで98%、リチウム自体で85%、希土類元素で97%。理論的には、これらはすべて可能です。例えば、リン酸鉄リチウム電池から85%以上のリチウムを回収することについてお話ししました。また、現実世界の非効率性や現場の違いにより、この理論上の最大値を達成するのは難しいだろうとも述べました。電池セルの製造方法はたくさんあることを忘れないでください。梱包され、販売され、使用される。711で販売されている円筒形電池のような標準化は全く進んでいない。政策枠組みには、これを実現するための具体的な補助金や国の支援が欠けている。もう一つの大きな懸念は、経済政策枠組みが全く機能していないことだ。使用済みバッテリーの回収を奨励するための資金を配分すべきではありません。自治体による買い戻しのパイロットプログラムはいくつかありますが、国レベルでは実施されていません。これは、賦課金や税金の導入などによって変わる可能性がありますが、現状では民間企業が自ら資金を調達しなければなりません。大手EVメーカーにとって、バッテリーの回収とリサイクルに経済的インセンティブがほとんどないため、これは問題です。
2008年から2015年にかけて、EVバッテリーの製造コストは1キロワット時あたり1,000ドルから268ドルに低下しました。この傾向は今後数年間続くと予想されています。コストの低下により、バッテリーはこれまで以上に入手しやすくなりましたが、同時に、これらのバッテリーの回収・リサイクルへのインセンティブも低下しています。また、これらのバッテリーはそれぞれ特性が異なるため、回収・前処理・リサイクル工程の規模拡大が難しく、結果としてメーカーにとってコスト負担となっています。そもそも、メーカーは既にかなり厳しい利益率で事業を展開しているのに、なぜでしょうか？
いずれにせよ、EVメーカーは法律により使用済みバッテリーの処理とリサイクルにおいて最前線に立っており、事業全体の経済的魅力の低さにもかかわらず、大手企業と提携してバッテリーリサイクルの公式チャネルを確立することに熱心に取り組んできた。いくつかの大手リサイクル企業が台頭してきた。例としては、浙江華友コバルトへのタイソンリサイクル、江西贛鋒リチウム、湖南ブランプ、そして市場リーダーのGEMなどが挙げられる。しかし、これらの認可を受けた大企業が存在するにもかかわらず、中国のリサイクル部門の大部分は小規模で無認可の作業場によって構成されている。これらの非公式な作業場は適切なツールや訓練を受けていない。彼らは基本的に、これらのバッテリーの正極材を独占し、最高額の入札者に転売し、残りを廃棄処分している。これは明らかに、安全性と環境にとって大きなリスクである。こうした規則や規制の回避の結果、これらの解体業者はEVオーナーにバッテリーをより高い価格で買い取ることができ、いわゆる「公式ルート」よりも優先される。そのため、中国のリチウムイオン電池リサイクル率は2015年時点でもかなり低いままである。約2%だった。その後、2019年には10%にまで上昇した。これは痛手ではあるが、それでも理想には程遠い。そして、2018年の枠組みではバッテリー回収率の目標が設定されていない。奇妙な省略だ。中国は別のバッテリー分野でもこの問題に苦戦している。それは由緒ある鉛蓄電池であり、この150年の歴史を持つ技術である。中国では鉛は大変一般的に使用されています。鉛は自動車の主力電源であり、Eバイクでも依然として大変人気があります。これは、リチウムイオンへの交換を奨励する最近の規制にもかかわらずです。とにかく、中国の鉛蓄電池のリサイクルは、期待とベンチマークを大きく下回っています。2017年には、中国で発生した330万トンの鉛蓄電池廃棄物のうち、30％未満しかリサイクルされていません。この低いリサイクル率の理由は、リチウムイオンの場合と非常に似ています。非公式の解体業者は規則や規制を回避しているため、消費者のバッテリーにかなり高い金額を支払う余裕があります。ローマ人は、鉛が必ずしも最も環境に優しい物質ではないことを明確にしました。中国では近年、この不適切な取り扱いが原因で、複数の重大な鉛中毒事故が発生しています。そのため、政府は最近、全国に200を超えると推定されるこれらの非公式の店を取り締まることを約束しました。目標は、2020年にリサイクル率40%、2025年に70%を達成することです。アメリカの鉛蓄電池のリサイクル率は少なくとも2014年以降99%を維持していることを考えると、それほど難しいことではないはずです。
技術的および環境的EVバッテリーのリサイクルに伴う経済的な困難を踏まえ、業界は廃棄処分する前に、これらのバッテリーをより有効活用する方法を検討してきました。最も可能性の高い選択肢は、電力網プロジェクトで再利用することです。これらのバッテリーは結局のところ80%の容量しか残っておらず、最終的に完全に機能しなくなるまで何年も使用できます。米国はこの分野で先導的な役割を果たしています。2002年から、使用済みの自動車バッテリーを定置型エネルギー貯蔵プロジェクトに利用する実験を行ってきました。しかし、中国も興味深い実証プロジェクトを実施しています。最も長く稼働しているプロジェクトの一つは、河北省の張北風力太陽光発電プロジェクトです。この13億ドル規模のプロジェクトは、中国の国有企業である国家電網とEVバッテリーメーカーのBYDの共同事業から生まれたもので、電力網の維持管理に「セカンドライフ」のEVバッテリーを活用する可能性を実証しました。近年、北京、江蘇省、そして廃品回収業者などでもEVバッテリーのリサイクルプロジェクトが活発に行われており、その成果は目覚ましいものがあります。政府はこのリサイクルに力を入れていますが、最終的にはリサイクル問題の解決を遅らせるだけだと思います。あらゆるバッテリーは、最終的にはリサイクルか埋め立てのいずれかの結末を迎えるからです。中国政府は、この活気あるエコシステムの構築を促進するという素晴らしい取り組みを行ってきました。中国はバッテリー技術の特定の分野において疑いのないリーダーであり、V字型巨大企業が数多く拠点を置いています。彼らには自動車の排出量を劇的に削減するチャンスがあります。ですから、ある意味では、このリサイクル問題は歓迎すべき問題と言えるでしょう。これは中国の成功の証です。しかし、問題は依然として残っており、業界は適切なリサイクルネットワーク、規制、そして技術の確立に消極的です。
中国政府は、米国の政策を参考に、消費者の適切なリサイクル習慣を奨励し、促進していくべきです。また、製造業だけでなく、前処理・リサイクル技術産業の企業にも補助金を支給する必要があります。そうでなければ、バッテリー廃棄に伴うエネルギー消費と環境への悪影響は、EVへの切り替えによって得られるメリットを上回ってしまうでしょう。
投稿日時: 2023年8月1日