Hiểu đúng về tái chế pin xe điện

Theo dự báo của Cơ quan Năng lượng Quốc tế số lượng xe ô tô điện sẽ tăng đến 800% trong vòng 10 năm tới, mỗi chiếc xe được trang bị hàng nghìn viên pin. Điều này tạo nên một cuộc cách mạng vô tiền khoáng hậu, nhưng đồng thời cũng đặt ra một thách thức nặng nề về chất thải điện tử. Và chìa khóa cốt lõi để giải quyết vấn đề này chính là quá trình tái sử dụng và tái chế pin, một giải pháp có thể định hình tương lai xanh sạch và bền vững cho ngành công nghiệp xe điện.

Pin ô tô điện có tái chế được không?

Pin ô tô điện đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho động cơ của ô tô điện. Những nguyên liệu chủ chốt như lithium, nickel, cobalt, mangan hoặc nhôm được sử dụng để tạo ra các loại pin này. Tuy nhiên, mặc dù pin xe điện có khả năng lưu trữ năng lượng và sạc lại sau mỗi chu kỳ sử dụng, nhưng chúng cũng sẽ hết hạn và không sử dụng được nữa. Câu hỏi lớn là liệu chúng có thể tái chế được hay không?

Trung bình một chiếc xe điện mất khoảng 2,3% dung lượng pin sau mỗi năm sử dụng. Điều này có nghĩa là một chiếc xe điện có phạm vi hoạt động ban đầu là 300 dặm sẽ giảm xuống còn 293 dặm sau 1 năm và 266 dặm sau 5 năm. Tỷ lệ xuống cấp này không phải lúc nào cũng chính xác, và nó thường nhiều hơn trong những năm đầu tiên sử dụng so với những năm sau trong vòng đời của xe.

Tái chế pin xe điện đang trở thành một mục tiêu ưu tiên trong ngành công nghiệp ô tô. Quá trình tái chế này mang lại nhiều lợi ích đáng kể, không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn giúp thu hồi các khoáng sản có giá trị như coban, niken, lithium. Tuy nhiên, hiện chỉ khoảng 50% nguyên liệu trong một bộ pin xe điện có thể tái chế được, và coban là vật liệu pin duy nhất có thể tái chế hiện nay.

Những tác động của pin xe điện đến môi trường

Mặc dù xe điện được coi là không phát thải trong quá trình vận hành, nhưng quá trình sản xuất và xử lý pin cho xe điện mang lại nhiều tác động đáng kể đến môi trường.

Trong suốt quá trình khai thác các khoáng sản như Lithium, Nickel và Cobalt để sản xuất pin ô tô điện đôi khi dẫn đến nhiễm độc nước và cạn kiệt tài nguyên. Chẳng hạn, để sản xuất 1 tấn Lithium, cần tới 250 tấn quặng khoáng hoặc 750 tấn nước muối giàu khoáng.

Việc sử dụng lượng lớn nước và tài nguyên để khai thác Lithium làm ảnh hưởng nặng nề đến môi trường sống xung quanh như tại Chile và Bolivia. Trong khi đó, ở Congo, quá trình khai thác Cobalt thủ công không chỉ gây ô nhiễm môi trường mà còn liên quan đến việc bóc lột lao động trẻ em trong điều kiện nguy hiểm.

Ngoài ra, việc xử lý pin đã qua sử dụng cũng tạo ra một vấn đề lớn đối với môi trường. Với hơn 10 triệu xe điện trên toàn cầu tính đến cuối năm 2020, lượng chất thải từ pin đã qua sử dụng có thể đạt đến hàng triệu tấn. Nếu không được xử lý đúng cách, việc bỏ đi những pin này có thể tạo ra một lượng lớn chất thải điện tử, gây ô nhiễm nước và đất. Ví dụ, việc vứt bỏ một cục pin một cách không đúng cách có thể làm ô nhiễm 500 lít nước hoặc 1 mét khối đất trong 50 năm.

Để giải quyết vấn đề này, việc tái sử dụng và tái chế pin xe điện trở thành lựa chọn quan trọng. Chỉ có cách tiếp cận này mới có thể giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và đảm bảo sự bền vững trong việc sử dụng xe điện.

Những phương pháp tái chế pin xe ô tô hiện nay

Phương pháp luyện kim

Phương pháp Luyện kim là một trong những kỹ thuật tái chế phổ biến nhất được sử dụng trong việc xử lý pin xe điện. Được thực hiện thông qua quá trình nhiệt đốt cháy, phương pháp này nhằm loại bỏ các thành phần không cần thiết như vật liệu hữu cơ và nhựa từ pin. Tuy nhiên, giới hạn của phương pháp này nằm ở việc chỉ có thể tái chế một phần nhỏ của vật liệu ban đầu.

Trong quá trình Luyện kim, các thành phần như đồng, Nickel và Cobalt được giữ lại để tái chế, giảm áp lực lên quá trình khai thác tài nguyên tự nhiên. Tuy nhiên, lượng Lithium và Nhôm, hai thành phần quan trọng khác trong pin, thường mất đi hoặc giảm đáng kể sau quá trình này.

Mặc dù phương pháp Luyện kim mang lại những lợi ích trong việc giữ lại một số nguyên liệu quý báu, nhưng cũng đối mặt với nhược điểm là mất mát các thành phần quan trọng khác. Hơn nữa, quá trình này có thể gây ô nhiễm môi trường do khả năng tạo ra khí thải và chất thải độc hại trong quá trình nhiệt đốt cháy.

Phương pháp thủy luyện

Thủy luyện là một phương pháp tái chế pin xe điện chủ yếu tập trung vào việc ngâm các tế bào Lithium-ion trong axit mạnh để hòa tan các kim loại thành dung dịch. Phương pháp này giúp thu được nhiều nguyên liệu hơn, đặc biệt là phần Lithium quý báu trong pin.

Quá trình thủy luyện đòi hỏi bước xử lý cơ bản trước đó, như việc loại bỏ lớp vỏ nhựa bọc quanh tế bào pin. Điều này không chỉ tăng chi phí mà còn làm tăng độ phức tạp của quy trình tái chế. Việc này chủ yếu xuất phát từ sự khó khăn trong việc tách các thành phần của pin, đặc biệt là lớp vỏ nhựa chứa các tế bào Lithium-ion.

Mặc dù thủy luyện mang lại nguồn nguyên liệu quý báu, nhưng chi phí và độ phức tạp của quá trình đã làm cho việc khai thác mới vẫn được ưa chuộng hơn nhiều. Sự đơn giản và giá rẻ của quá trình khai thác mới là một lý do lớn khiến nhiều người không chấp nhận chi phí và công đoạn nhiều của tái chế. Tuy nhiên, với tình trạng cạn kiệt tài nguyên, cùng với sự tăng giá của các kim loại quý, tái chế qua phương pháp thủy luyện có thể trở thành một lựa chọn hấp dẫn và bền vững hơn trong tương lai.

Tái chế pin lithium theo quá trình Li-Cycle

Li-Cycle – một công ty hàng đầu trong lĩnh vực phục hồi tài nguyên và tái chế pin lithium-ion ở Bắc Mỹ, đã đưa ra một phương pháp tái chế tiên tiến, khác biệt so với các phương pháp truyền thống. Thay vì sử dụng quá trình nung chảy, Li-Cycle thực hiện quá trình tách các bộ phận của pin thành ba loại chính, tạo ra một quá trình hiệu quả và bền vững.

Kết quả của quá trình tái chế là sản phẩm được phân chia thành ba túi khác nhau. Túi đầu tiên chứa các kim loại như đồng và nhôm, có thể được tái sử dụng để sản xuất nhiều sản phẩm khác nhau, giảm áp lực lên quá trình khai thác tài nguyên tự nhiên.

Túi thứ hai chứa Black Mass – một hỗn hợp quý báu chứa Lithium, Nickel và Cobalt. Điều đặc biệt quan trọng ở đây là những chất này không bị mất đi, mà được chuyển tiếp đến các nhà máy khác để xử lý và tái sử dụng trong quá trình sản xuất pin Lithium-ion mới.

Túi thứ ba chứa nhựa – một phần tử có thể được tái chế và sử dụng lại trong nhiều ứng dụng khác, tạo ra một chu trình đóng gói bền vững. Phương pháp tái chế của Li-Cycle không chỉ là một bước tiến quan trọng trong việc giữ lại tài nguyên mà còn là gương mẫu cho sự đổi mới trong ngành công nghiệp tái chế pin xe điện.

Kết luận

Việc công nghệ ngày càng phát triển cùng với sự tiến bộ trong thiết kế và kỹ thuật sản xuất pin đã mang lại những bộ pin hiện đại với tuổi thọ kéo dài và tối ưu hóa quy trình tháo lắp, tạo thuận lợi cho việc tái sử dụng và tái chế pin ô tô điện.

Hy vọng rằng những đổi mới trong ngành công nghiệp pin xe điện sẽ tiếp tục thúc đẩy sự phát triển của các phương pháp tái chế, đồng thời khuyến khích sự chú trọng vào việc nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp hiệu quả hơn. Bằng cách này, chúng ta có thể hướng đến một tương lai năng lượng và môi trường bền vững, giữ gìn và phát triển nguồn tài nguyên cho thế hệ tương lai.