A China é o maior mercado de veículos elétricos do mundo, com mais de 5,5 milhões de unidades vendidas até março de 2021. Isso é positivo em muitos aspectos. A China possui o maior número de carros do mundo, e esses veículos estão substituindo os poluentes que geram gases de efeito estufa. Mas essa substituição traz consigo preocupações quanto à sustentabilidade. Há a preocupação com os danos ambientais resultantes da extração de elementos como lítio e cobalto. Outra preocupação importante é o problema iminente do lixo. A China está começando a sentir os primeiros sinais desse problema.
Em 2020, 200 mil toneladas de baterias foram descartadas, e a previsão é de que esse número chegue a 780 mil toneladas até 2025. Observe o iminente problema do descarte de baterias de veículos elétricos na China e o que o maior mercado de veículos elétricos do mundo está fazendo a respeito.
Quase todos os da ChinaOs veículos elétricos são movidos por baterias de íon-lítio. Leves, com alta densidade de energia e longa vida útil, elas são a primeira escolha para carros elétricos. As baterias têm três componentes principais.componentes e ânodo, um cátodo e um eletrólito. DosSe o cátodo for o componente mais caro e importante, então, ele é o mais caro. Distinguimos essas baterias principalmente com base em seus cascos. NSem entrar em muitos detalhes, a maioria das baterias de veículos elétricos na China possui cátodos feitos de óxidos de lítio, níquel, manganês ou cobalto, aqui denominados MCS. Essas baterias são descartadas quando sua capacidade atinge cerca de 80%, o que corresponde a uma vida útil de aproximadamente 8 a 10 anos. Isso, é claro, depende de certos fatores, como frequência de carregamento, hábitos de direção e condições das estradas.
Achei que você gostaria de saber. Com a primeira grande onda de veículos elétricos.Com a chegada dos veículos elétricos às ruas prevista para 2010 ou 2011, a infraestrutura para coleta e processamento dessas baterias precisaria estar pronta até o final da década. Esse era o desafio e o cronograma que o governo chinês precisava cumprir. Após as Olimpíadas de Pequim, o governo chinês começou a promover a fabricação e o uso de veículos elétricos para o público em geral. Naquela época, as únicas regulamentações em vigor tratavam dos padrões de segurança da indústria, visto que muitos componentes das baterias são bastante tóxicos. O início da década de 2010 testemunhou um aumento na adoção de veículos elétricos e, com isso, a necessidade igualmente crescente de uma forma de lidar com seus resíduos.
Em 2012, o govermeA NT divulgou, pela primeira vez, um guia político para o setor de veículos elétricos como um todo. O guia enfatizou a necessidade, entre outras coisas, de...Em 2016, vários ministérios uniram-se para estabelecer uma direção unificada para o problema do descarte de baterias de veículos elétricos. Os fabricantes de veículos elétricos seriam responsáveis pela recuperação das baterias de seus carros. Eles devem estabelecer redes de assistência pós-venda próprias ou contratar terceiros para coletar as baterias descartadas.
O governo chinês tem a tendência de primeiro declarar uma política, orientação ou diretriz antes de estabelecer regras mais específicas posteriormente. A declaração de 2016 sinalizou às empresas de veículos elétricos que esperassem mais informações sobre o assunto nos anos seguintes. Assim, em 2018, o desdobramento da estrutura política foi divulgado rapidamente, intitulado "Medidas provisórias para a gestão da reciclagem e utilização de baterias de veículos de novas energias". A entidade responsável pela aplicação da lei é o Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação (MIIT).
Prometeu devolverEm 2016, a estrutura regulatória transferiu grande parte da responsabilidade para entidades privadas, como fabricantes de veículos elétricos e baterias para veículos elétricos, que lidam com esse problema. O governo irá supervisionarEles veem alguns aspectos técnicos do empreendimento, mas não vão executá-lo por conta própria. Essa estrutura se baseia em uma política geral de governança adotada pelos chineses, chamada Responsabilidade Estendida do Produtor (REP). O conceito fundamental é transferir a responsabilidade dos governos locais e provinciais para os próprios produtores.
O governo chinês adotou a Responsabilidade Estendida do Produtor (REP), que acredito ter surgido no meio acadêmico ocidental no início dos anos 2000. Isso ocorreu como resposta às diretivas da União Europeia sobre o crescente problema do lixo eletrônico, o que faz sentido intuitivamente, visto que o governo é sempre o responsável pela limpeza desse lixo. As empresas que produzem esse lixo nunca serão incentivadas a facilitar a reciclagem de seus produtos. Assim, em consonância com os princípios da REP, todos os fabricantes de baterias para veículos elétricos devem projetar baterias fáceis de desmontar e fornecer detalhes técnicos sobre o fim da vida útil aos seus clientes.Os fabricantes de veículos elétricos, por sua vez, deverão criar e operar suas próprias redes de coleta e reciclagem de baterias ou terceirizar esse serviço. O governo ajudará a estabelecer padrões nacionais para agilizar o processo. A estrutura parece bastante promissora à primeira vista, mas apresenta algumas desvantagens evidentes.
Agora que conhecemos a história e as políticas, podemos nos aprofundar em alguns detalhes técnicos sobre a reciclagem de baterias de veículos elétricos. As baterias desativadas entram no sistema por dois canais: de carros que passam por uma troca de bateria e de carros no final de sua vida útil. No segundo caso, a bateria ainda está dentro do carro e é removida como parte do processo de desmontagem. Esse processo ainda é bastante manual, principalmente na China. Depois disso, há uma etapa chamada pré-tratamento. As células da bateria precisam ser retiradas do conjunto e abertas, o que é um desafio, já que não existe um padrão para o design das baterias. Portanto, essa etapa precisa ser feita manualmente, utilizando ferramentas especializadas.
Assim que a bateria for removidad, o que acontece neO tempo de reciclagem depende do tipo de bateria de íon-lítio presente no carro. Vamos começar com a bateria NMC, a mais comum na China. Quatro tipos de baterias NMC são recicladas: os materiais ativos do cátodo. Uma análise econômica de 2019 estimou que, apesar de representarem apenas 4% do peso da bateria, eles correspondem a mais de 60% do valor total de reciclagem. As tecnologias de reciclagem de baterias NMC são relativamente maduras. A Sony foi pioneira nesse campo em 1999. Existem dois principais métodos tecnológicos: pirometalúrgico e hidrometalúrgico. Vamos começar pelo pirometalúrgico. "Piro" significa fogo. A bateria é derretida, transformando-se em uma liga de ferro, cobre, cobalto e níquel.
Os materiais de boa qualidade são então recuperados por meio de métodos hidrometalúrgicos. Os métodos pirometalúrgicos queimam os eletrólitos, plásticos e sais de lítio. Portanto, nem tudo pode ser recuperado. Esse processo libera gases tóxicos que precisam ser tratados e consome muita energia, mas tem sido amplamente adotado pela indústria. Os métodos hidrometalúrgicos utilizam um solvente aquoso para separar os materiais desejados, como o cobalto, do composto. Os solventes mais comuns são o ácido sulfúrico e o peróxido de hidrogênio, mas existem muitos outros. Nenhum desses métodos é ideal e mais pesquisas são necessárias para solucionar suas deficiências técnicas. As baterias de fosfato de ferro-lítio representavam cerca de 30% do mercado chinês de veículos elétricos em 2019. Essas baterias não possuem densidades de energia tão altas quanto as de suas contrapartes NMC, mas são livres de elementos como níquel e cobalto. Além disso, provavelmente são mais seguras.
A China também é líder mundialNa área científica e comercial de fosfato de ferro-lítio, tecnologias de baterias, a empresa chinesa Contemporary Ampere Technology é uma das líderes de fabricação nesse setor. Seria lógico que a indústria do país também fosse capaz de reciclar essas células. Dito isso, a reciclagem desses materiais tem se mostrado mais complexa tecnicamente do que o previsto. Isso se deve, em parte, à sua composição mais variada de materiais, o que exige um pré-tratamento adicional e dispendioso.e então economicamente lítioAs baterias de fosfato de ferro não possuem os mesmos metais valiosos que as baterias NMC, como níquel, cobre ou cobalto. Isso levou à escassez de investimentos nesse nicho. Existem alguns experimentos promissores de hidrometalurgia que conseguiram extrair até 85% do lítio na forma de carbonato de lítio.Especula-se que custaria cerca de 650 dólares.para processaruma tonelada de baterias de fosfato de ferro-lítio usadas. Isso inclui o custo de energia e material, sem contar o custo de construção dafábrica. A potencial recuperação e revenda de lítio poderia tornar a reciclagem mais economicamente viável, mas ainda não há consenso sobre isso. Esses métodos já foram implementados em escala comercial? A estrutura de 2018 estabelece muitas coisas, mas deixa algumas lacunas. Como todos sabemos, nem tudo na vida se resolve perfeitamente. Há algumas falhas, então vamos falar um pouco sobre algumas das questões políticas que ainda estão em aberto. A meta estatística principal no lançamento ou taxas de recuperação de matéria-prima: 98% para níquel-cobalto e manganês, 85% para o próprio lítio e 97% para materiais de terras raras. Teoricamente, tudo isso é possível. Por exemplo, acabei de falar sobre a recuperação de 85% ou mais do lítio das baterias de fosfato de ferro-lítio. Também mencionei que será difícil atingir esse máximo teórico devido às ineficiências e diferenças no mundo real. Lembre-se, existem muitas maneiras de fabricar, embalar, vender e usar células de bateria. Não existe nem de perto a padronização que vemos nas baterias cilíndricas vendidas no seu 7-Eleven. O quadro político carece de subsídios concretos e apoio nacional para que isso se torne realidade. Outra grande preocupação é que o quadro da política econômica não...Não há verbas destinadas a incentivar a coleta de baterias usadas. Existem alguns programas-piloto de recompra administrados pelos municípios, mas nada em nível nacional. Isso poderia mudar, talvez com uma taxa ou imposto, mas, no momento, os agentes do setor privado precisam financiar isso por conta própria. Isso é um problema porque há pouco incentivo econômico para que essas grandes montadoras de veículos elétricos coletem e reciclem suas baterias.
De 2008 a 2015, o custo de fabricação das baterias para veículos elétricos caiu de US$ 1.000 por quilowatt-hora para US$ 268. Espera-se que essa tendência continue nos próximos anos. A queda nos custos tornou as baterias ainda mais acessíveis, mas, ao mesmo tempo, reduziu o incentivo à coleta e reciclagem. E como essas baterias também são diferentes entre si, é difícil ampliar os processos de coleta, pré-tratamento e reciclagem, o que acaba gerando um custo adicional para os fabricantes, que já trabalham com margens de lucro bastante apertadas.
Independentemente disso, por lei, os fabricantes de veículos elétricos são os primeiros na fila para lidar com a reciclagem de suas baterias usadas e, apesar da falta de atratividade econômica de todo o empreendimento, eles têm se empenhado em firmar parcerias com grandes empresas para estabelecer canais oficiais de reciclagem de baterias. Algumas grandes empresas de reciclagem surgiram. Exemplos incluem a Tyson Recycling, a Zhejiang Huayou Cobalt, a Jiangxi Ganfeng Lithium, a Hunan Brunp e a líder de mercado GEM. Mas, apesar da existência dessas grandes empresas licenciadas, a maior parte do setor de reciclagem chinês é composta por pequenas oficinas não licenciadas. Essas oficinas informais não possuem as ferramentas ou o treinamento adequados. Elas basicamente vão a qualquer lugar...Essas empresas desmantelam essas baterias para obter seus materiais catódicos, revendendo-as para o maior lance e descartando o restante. Obviamente, isso representa um enorme risco ambiental e de segurança. Como resultado dessa burla às regras e regulamentações, essas empresas desmanteladas podem pagar mais aos proprietários de veículos elétricos por suas baterias e, portanto, são preferidas em relação aos canais, entre aspas, oficiais. Assim, a taxa de reciclagem de íon-lítio na China permaneceu bastante baixa em 2015, cerca de 2%. Desde então, cresceu para 10% em 2019. É melhor do que nada, mas ainda está longe do ideal. E a estrutura de 2018 não estabelece uma meta para as taxas de coleta de baterias. Uma omissão curiosa. A China vem enfrentando esse problema em outra frente de baterias, a venerável bateria de chumbo-ácido, essa tecnologia de 150 anos.As baterias de chumbo-ácido são muito comuns na China. Elas fornecem a energia necessária para seus automóveis e ainda são muito populares em bicicletas elétricas. Isso apesar das recentes regulamentações que incentivam sua substituição por baterias de íon-lítio. De qualquer forma, a reciclagem de baterias de chumbo-ácido na China está muito aquém das expectativas e dos padrões estabelecidos. Em 2017, menos de 30% das 3,3 milhões de toneladas de resíduos de baterias de chumbo-ácido geradas na China foram recicladas. Os motivos para essa baixa porcentagem de reciclagem são muito semelhantes aos do caso das baterias de íon-lítio. Oficinas clandestinas burlam as regras e regulamentações e, portanto, podem pagar muito mais pelas baterias dos consumidores. Os romanos já haviam deixado claro que o chumbo não é exatamente a substância mais ecológica. A China sofreu vários casos graves de envenenamento por chumbo nos últimos anos como resultado desse manuseio inadequado. Assim, o governo prometeu recentemente reprimir essas oficinas clandestinas, das quais estima-se que existam mais de 200 em todo o país. O objetivo é tentar atingir uma taxa de reciclagem de 40% em 2020 e 70% em 2025. Considerando que a taxa de reciclagem de baterias de chumbo-ácido nos Estados Unidos está em 99% desde pelo menos 2014, não deve ser tão difícil.
Considerando os aspectos técnicos e ecológicosDevido às dificuldades econômicas associadas à reciclagem de baterias de veículos elétricos, a indústria tem buscado maneiras de reaproveitá-las antes de descartá-las definitivamente. A opção mais promissora seria a reutilização em projetos de redes elétricas. Afinal, essas baterias ainda possuem 80% de sua capacidade e podem durar muitos anos antes de se tornarem inutilizáveis. Os Estados Unidos lideram esse movimento, experimentando com baterias de carros usadas para projetos de armazenamento estacionário de energia desde 2002. A China, por sua vez, também desenvolveu projetos de demonstração interessantes. Um dos mais antigos em operação é o projeto de energia eólica e solar de Zhangbei, na província de Hebei. O projeto de US$ 1,3 bilhão é fruto de um esforço conjunto da estatal chinesa State Grid e da fabricante de baterias para veículos elétricos BYD, e demonstrou a viabilidade de utilizar baterias de veículos elétricos de segunda vida para suportar e gerenciar uma rede elétrica. Mais projetos de reciclagem de baterias de veículos elétricos surgiram nos últimos anos em Pequim e Jiangsu. O governo está investindo bastante nisso, mas acredito que, em última análise, isso apenas previne o problema da reciclagem, em vez de resolvê-lo. Porque o fim inevitável de toda bateria é a reciclagem ou o descarte em aterros sanitários. O governo chinês tem feito um trabalho admirável ao incentivar a criação desse ecossistema próspero. O país é líder incontestável em certos aspectos da tecnologia de baterias e, diversas vezes, gigantes da tecnologia estão sediadas lá. Eles têm a oportunidade de realmente reduzir drasticamente as emissões de automóveis. Então, de certa forma, essa questão da reciclagem é um bom problema para se ter. É um indicativo do sucesso da China. Mas o problema persiste e a indústria tem relutado em estabelecer as redes, regulamentações e tecnologias de reciclagem adequadas.
O governo chinês pode se inspirar nas políticas dos Estados Unidos para obter orientações e incentivar hábitos adequados de reciclagem por parte dos consumidores. Além disso, subsídios precisam ser concedidos às empresas dos setores de pré-tratamento e tecnologia de reciclagem, e não apenas às do setor manufatureiro. Caso contrário, o consumo de energia e os danos ambientais associados ao descarte dessas baterias superarão qualquer benefício obtido com a transição para veículos elétricos.
Data da publicação: 01/08/2023