Enerhiya
Pagtugon sa Dilema ng Li-ion: Pagtatapon ng mga Wastong Selula ng Baterya sa Isang Patuloy na Nagiging Elektripikadong Mundo
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Isang kilalang katotohanan na ang pagsunog ng mga fossil fuel ay nakakaapekto sa ating kapaligiran. Hindi lamang carbon ang bumubuo sa mga ito, kundi naglalaman din ng hydrogen, nitrogen, at sulfur. Kapag sinusunog, naglalabas ang fossil fuel ng halo ng carbon monoxide, carbon dioxide, at tubig, kasama ang mga oxide ng nitrogen at sulfur. Ang mga substansyang ito, lalo na kapag nakakalason sa mataas na konsentrasyon, ay nagdudulot ng seryosong banta sa kalusugan at kaligtasan. Mahalaga, ang paglabas ng carbon dioxide ay pangunahing sanhi ng global warming, na naglilinaw sa epekto ng pagsunog ng fossil fuel sa kapaligiran.
Ang pangangailangang lumayo mula sa mga fossil fuel ay nagdulot ng exponential na pagtaas ng demand para sa mga baterya. Bilang pagsasalamin sa trend na ito, tinatantiya ng mga mananaliksik ang global battery market size na lalaki mula US$112 bilyon noong 2021 hanggang US$424 bilyon sa 2030. Ang merkado ay sumasaklaw sa ilang kategorya ng baterya, tulad ng lithium-ion, zinc-manganese dioxide, lead-acid, nickel-metal hydride, nickel-cadmium, sodium-sulfur, nickel-zinc, maliit na sealed lead-acid, flow batteries, at iba pa.
Gayunpaman, ang mga lithium-ion at lead-acid na baterya ay bumubuo ng karamihan ng bahagi ng pamilihang ito ng baterya, na iniiwan ang mahabang buntot para sa iba pang mga kategorya.
Kung titingnan natin ang laki ng merkado na US$424 bilyon para sa 2023, higit sa US$257 bilyon, o higit sa 60% ng kabuuang merkado ng baterya, ay mapupuno ng mga lithium-ion na baterya. Higit sa US$121 bilyon, 27% ng merkado, ay mapupuno ng mga lead-acid na baterya. Ang dalawang kategoryang ito ay magkasamang sumasaklaw ng higit sa 87% ng merkado, na nag-iiwan ng halos 13% para sa natitirang mga kategorya na maglaban.
Saan Ginagamit Ang Mga Bateryang Ito?
Ang mga lithium-ion na baterya ay karaniwang matatagpuan sa karamihan ng mga portable na consumer electronic na kagamitan sa paligid natin, kabilang ang mga cell phone at laptop. Sila rin ang pangunahing pagpipilian para sa karamihan ng mga all-electric na sasakyan at PHEV, na mabilis na sumisikat.
Sa kabilang banda, ang mga lead-acid na baterya ay hindi kasing epektibo ng mga lithium-ion na baterya. May mababang specific energy sila, hindi maganda ang pagganap sa mababang temperatura, at may mas maikling life cycle. Ang kanilang malawak na paggamit ay kadalasang dahil sa mababang presyo. Gayunpaman, patuloy ang pag-unlad ng mga advanced na lead-acid na baterya – sa mga araw na ito – para magamit sa mga komersyal na sasakyang pinapagana ng kuryente para sa mga karagdagang load.
Ang mga nickel-metal hydride na baterya ay ginagamit sa mga computer at medikal na kagamitan at mahalaga rin sa mga hybrid electric na sasakyan. Sa patuloy na pagtaas ng paggamit ng mga elektronikong produkto at patuloy na pagtaas ng bahagi ng merkado ng mga electric vehicle, ang paggamit ng mga baterya ay tiyak na tataas.
Gayunpaman, ang mga bateryang ito ay may limitadong shelf-life at sa kalaunan ay kailangang itapon. Ito ay nagdudulot ng hamon sa isang patuloy na nagiging elektripikadong mundo – ang pagtatapon ng mga depektibong selula ng baterya. May mga solusyon, ngunit bago pa man ito tuklasin nang mas malalim, mahalagang suriin nang mas malalim ang ugat na sanhi.
Shelf Life ng Baterya: Isang Maikling Pagsusuri
Maaaring magkaiba ang mga baterya sa kanilang kapasidad, lugar ng paggamit, at materyal na binubuo nila. Ang bawat salik ay may papel sa kung gaano katagal dapat tumagal ang isang baterya. Ang pinakapopular na kategorya ng mga baterya ay lithium-ion. At ang mga electric vehicle ang kategorya ng paggamit na naglalagay ng mga bateryang ito sa malaking sukat.
Ang mga bateryang ginagamit ng mga EV ay kahalintulad ng mga ginagamit sa ating mga mobile at laptop. Marami silang mga benepisyo, kabilang ang mataas na enerhiya kada unit ng masa at dami kumpara sa ibang sistema ng imbakan ng elektrikal na enerhiya, mataas na power-to-weight ratio, mataas na kahusayan sa enerhiya, mahusay na pagganap sa mataas na temperatura, mahabang buhay, at mababang self-discharge.
Ang mga baterya ng EV ay gumagamit ng mga pack na binubuo ng higit sa dalawang libong indibidwal na lithium-ion cells na nagtutulungan. Ang bawat battery pack ay dinisenyo upang mapanatili ang kakayahan nitong mag-charge at mag-discharge sa pagitan ng 100,000 at 200,000 milya. At kapag sinusukat sa taon, karamihan ng mga baterya ng EV ay may inaasahang buhay na 15 to 20 years sa loob ng sasakyan.
Mga Panganib ng Pagtatapon ng mga Depektibong Selula ng Baterya
Ayon sa United States Environmental Protection Agency, karamihan ng mga lithium-ion na baterya ay maituturing na hazardous waste sa ilalim ng Resource Conservation and Recovery Act (RCRA). Kapag itinatapon, madalas na nasusunog at reaktibo ang mga bateryang ito. Kahit na mukhang ganap na na-discharge at maaaring itapon ng gumagamit, madalas na nagtataglay pa rin ng makabuluhang karga ang mga Li-ion na baterya, na nagdudulot ng panganib.
Higit pa rito, ang mga nasirang at hindi ganap na sealed na lithium na baterya ay maaaring maging lubhang delikado kung makontak nila ang tubig sa panahon ng pagtatapon. Ang malaking metal na nilalaman sa mga Li-ion na baterya, na mahirap alisin at nakasasama sa kapaligiran, ay nagpapalala sa alalahanin.
Isang ulat ng siyentipikong pagsusuri ang nagpakita na ang mga Li-ion na baterya ay naglalaman ng mataas na konsentrasyon ng aluminyo, kobalt, at tanso. Ang karagdagang mga pag-aaral ay nagbubunyag ng mapanganib na kalikasan ng mga depektibong Li-ion na baterya dahil sa kanilang lead content (average 6.29 mg/L; σ = 11.1; limit 5).
Ayon sa mga regulasyon ng California, ang presensya ng labis na antas ng kobalt (average 163,544 mg/kg; σ = 62,897; limit 8,000), tanso (average 98,694 mg/kg; σ = 28,734; limit 2,500), at nikel (average 9,525 mg/kg; σ = 11,438; limit 2,000) ay nagkakwalipika sa lahat ng lithium na baterya bilang hazardous.
Ang mga leached concentration ng chromium, lead, at thallium sa mga bateryang ito ay lumalagpas din sa mga limitasyon ng regulasyon ng California. Bukod sa pagdudulot ng toxicity sa tao at sa ekolohiya sa paligid natin, ang mga Li-ion na baterya ay nagdudulot din ng pagkaubos ng mga mapagkukunan, isang seryosong alalahanin para sa ating hinaharap.
Mag-click dito upang matutunan ang lahat tungkol sa teknolohiya ng baterya.
Paano Mag-recycle ng mga Depektibong Selula ng Baterya?
Ang mga panganib na dulot ng pagtatapon ng mga depektibong selula ng baterya ay nangangailangan ng pag-recycle. Gayunpaman, ang pag-recycle ng depektibong baterya ay maaaring mapanganib. Ang hindi tamang paghawak sa mga depektibong selula ng baterya ay maaaring magdulot ng short-circuit, pagsunog, at paglabas ng nakalalasong gas.
Ang susi ay nasa epektibong mga pamamaraan ng pag-recycle, na hindi lamang makakaiwas sa polusyon kundi makapaglikha rin ng mga oportunidad upang makabuo ng napapanatiling pangalawang daloy ng mga kritikal na materyales. Isang ganitong epektibong pamamaraan para sa pag-recycle ng lithium-ion na baterya ay binuo ng mga mananaliksik na nagtatrabaho sa Department of Energy’s Oak Ridge National Library.
The solution ay kinabibilangan ng pag-imbaboy ng ginamit na baterya sa solusyon ng likas na citric acid, na organikong matatagpuan sa mga citrus na prutas. Ang solusyon ng citric acid ay natutunaw sa ethylene glycol, at ang timpla ay tumutulong sa pagsasagawa ng napakaepektibong proseso ng paghihiwalay at pag-recover para sa paghihiwalay ng mga metal mula sa cathode, ang positibong electrode ng baterya.
Ang isang epektibong proseso ng pag-recover para sa cathode ay nangangahulugang nababawasan ang gastos ng baterya dahil ang cathode ay nag-aambag ng higit sa 30% ng gastos ng baterya, dahil sa paghawak nito ng mga kritikal na materyales. Ang pamamaraan ng pag-recycle ay maaaring i-leach halos lahat ng kobalt at lithium mula sa cathode nang hindi nagiging marumi ang sistema. Maaari nitong i-recover ang higit sa 96% ng kobalt sa loob ng ilang oras. Walang pangangailangan na magdagdag pa ng mga kemikal upang manu-manong balansehin ang antas ng asido.
“Ito ang unang pagkakataon na isang solusyon na sistema ay sumasaklaw sa mga tungkulin ng parehong leaching at recovery.”
Bukod sa mga ganitong pagsasaliksik sa laboratoryo, na iluluwas sa produksyon sa hinaharap, ilang kumpanya na ang nagsimula sa pag-recycle ng mga depektibo at itinatapon na lithium-ion na baterya. Tingnan natin ang ilan sa kanila sa mga sumusunod na segment.
1. American Battery Technology Company
Ang American Battery Technology Company (ABAT ) ay nakabuo ng isang closed-loop battery recycling process upang paghiwalayin at i-recover ang mga kritikal na materyales mula sa mga bateryang malapit na sa katapusan ng kanilang magagamit na buhay. Gayunpaman, hindi nagtatapos ang kanilang mga pagsisikap sa paghihiwalay at pag-recover.
Ang proseso ay kinabibilangan ng paglilinis ng mga metal ng baterya sa parehong o mas mataas na kalidad na espesipikasyon. Ayon sa kumpanya, ang kanilang sistema ay nagtataglay ng maraming kompetitibong kalamangan. Ang kanilang estratehikong disenyo ay nagsisiguro ng zero high-temperature operations at pumipigil sa paglabas ng mga pollutant sa hangin at likido. Bukod pa rito, ang mga pasilidad ng pag-recycle ay tumutugma sa throughput ng mga pasilidad ng pagmamanupaktura, na nagbubuo ng minimal na basura at nangangailangan ng mababang gastos sa kapital para sa pagsisimula.
ABAT Tsart ng Presyo
Ang First Quarter ng 2024 financial report, ayon sa inilathala ng kumpanya, ay naglista ng mga pangunahing milestone patungo sa operasyon na kumikita. Kapansin-pansin, ang kumpanya ay nagdisenyo, nagkomisyon, at nagsimula ng operasyon sa kanilang unang commercial-scale na pasilidad ng pag-recycle, na may nominal na throughput na 20,000 metric tonnes bawat taon.
Ang kumpanya ay nakakuha rin ng dalawang U.S. DOE grant sa ilalim ng kontrata at kamakailan ay naging karapat-dapat para sa dalawang karagdagang grant, na may kabuuang US$70 milyon sa kontratang pederal na pondo. Matagumpay nitong nailista ang kanilang mga shares at nagsimulang mag-trade sa Nasdaq noong Setyembre 21, 2023.
Sa oras ng pagsulat, ang presyo ng share ng American Battery Technology Company ay $3.99 at may market cap na higit sa $188 milyon.
2. Lithion Technologies
Ang Lithion Technologies ay sustainable na produce strategic materials mula sa mga Li-ion baterya. Ang kanilang teknolohiya ay kayang i-recover hanggang 95% ng mga komponent ng mga bateryang ito.
Sa mekanikal na pagkuha, ang Lithion ay maaaring i-recover ang higit sa 98% ng mineral concentrate. Ang critical minerals concentrate ay pagkatapos pinoproseso sa pamamagitan ng kanilang patented na hydrometallurgy technology. Ang prosesong ito ay nagbibigay-daan sa pag-recover ng mahahalagang materyales tulad ng lithium, cobalt, nickel, graphite, at manganese.
Kahanga-hanga, ipinapahayag ng Lithion na ang kanilang mga teknolohiya ay nagdudulot ng mas maliit na epekto sa kapaligiran kumpara sa tradisyunal na pagmimina. Ang kanilang GHG emissions ay 75% mas mababa kaysa sa sa pagmimina, at higit pa nilang nababawasan ang paggamit ng tubig ng kahanga-hangang 90%.
Noong Abril 2022, nakatanggap ang Lithion ng $22.5 million dollars mula sa pamahalaan ng Quebec, kabilang ang 15 milyong equity investment sa capital stock ng kumpanya sa pamamagitan ng Investissement Québec at $7.5 milyong grant mula sa Fonds d’électrification et de changements climatiques.
3. Ecobat
Ang Ecobat ay nagpapatakbo sa pamamagitan ng isang malawak na network ng 65,000 collection points upang pamahalaan ang mga end-of-life na baterya bilang bahagi ng kanilang recycling energy storage solutions. Nakakuha na ito ng halos 15,000 na miyembro o customer, na nagre-recycle ng 120 milyong baterya bawat taon.
Para sa koleksyon mula sa mga itinalagang punto, ang Ecobat ay may sariling fleet ng 100 na sasakyan. Sa 11 smelting facilities, ito ay humahawak sa mga lithium baterya, lead baterya, at iba pang battery chemistries. Mayroon din ang Ecobat ng closed-loop circular recovery process, kung saan 80% ng kanilang recovery ay bumabalik sa paggawa ng baterya. Nangangako rin ito ng recyclability na 99%.
Ipinapahayag ng Ecobat na sila ang pinakamalaking battery ‘recycler’ sa mundo na tumutugon sa mga pangangailangan ng essential energy storage sa pamamagitan ng paggawa ng negosyo ng mga baterya na mas ligtas at mas sustainable para sa isang circular energy economy. Noong 2021, ang lead battery recycling business ng Ecobat ay nag-recycle ng 70 million car batteries nang buo.
4. Cirba Solutions
Ang Cirba Solutions ay may 60 na pinagsamang taon ng karanasan sa pag-recycle kasama ang tatlong brand – Battery Solutions, Heritage Battery Recycling, at Retriev Technologies sa ilalim ng kanilang saklaw. Isa ito sa mga pioneer sa lithium battery recycling na may sariling battery recycling team, battery-centric logistics, closed-loop lifecycle, at mga pasilidad para sa pagproseso ng lithium.
Ang kumpanya ay may espesyal na proseso ng pag-recycle na kinabibilangan ng cross-chemistry solutions para sa parehong cobalt-based at non-cobalt-based na sangkap. Hanggang ngayon, naproseso na nito ang higit sa 36 million pounds ng lithium-ion sa loob ng higit sa 30 taon.
Ayon sa pinakabagong datos, ang Cirba ay nag-raise ng US$50 million sa kanilang huling corporate round noong Pebrero 9, 2023.
Pagtatapon ng Depektibong Selula ng Baterya: Ang Hinaharap na Saklaw
Ang pag-iral ng mga Lithium-ion na baterya, na mahalaga para patakbuhin ang mga electric vehicle at magbigay ng enerhiya sa mga modernong consumer electronics, ay patuloy na magiging mas laganap. Sa estadistika, sa pagitan ng 2022 at 2030, ang pandaigdigang demand para sa mga lithium-ion na baterya ay tataas halos pitong beses, na aabot sa 4.7 TWh sa 2030.
Sa aspeto ng produksyon, ang China ay may kontrol sa higit sa tatlong-kapat ng kapasidad ng mundo. Ang North America at Europe ay hindi maghihintay nang matagal, dahil sila rin ay nagbabalak ng malaking pagtaas sa produksyon. Ito ang dahilan kung bakit kinakailangan ang pinagsama at maayos na koordinadong pandaigdigang pagsisikap upang matiyak na ang pag-recycle ng baterya ay magiging accessible at sustainable na proseso, at doon lamang natin maliligtas ang mundo mula sa polusyon at panganib ng pagkaubos ng mga mapagkukunan.
Halimbawa, ang China ay humahawak sa mga tagagawa ng sasakyan na managot sa “end-of-life treatment” ng mga baterya ng sasakyan. Ang European Union ay hindi rin mahuhuli, dahil nagtakda rin ito ng mga pamantayan para sa koleksyon at pag-recover ng mga baterya.
Lumalawak ang mga inobasyon sa second-life na aplikasyon ng mga bateryang ito na makatutulong upang maiwasan ang nalalapit na panganib ng hindi epektibong pag-recycle. Taposin natin ito sa pamamagitan ng pagtingin sa isang halimbawa. Ang isang energy storage system sa Johan Cruijff Arena, Amsterdam, ay gumagamit ng katumbas ng 148 na bago at ginamit na Nissan LEAF na baterya upang mangolekta ng enerhiya mula sa 4,200 solar panels at mag-imbak ng hanggang 3 megawatts ng kapangyarihan. Ang pagkolektang ito ay sapat upang i-charge ang kalahating milyong iPhone para sa backup.
Sa konklusyon, ang pagtupad sa mga layunin sa pandaigdigang sukat ay nangangailangan ng aktibong partisipasyon ng lahat. Ang mga kumpanyang automotive, mga tagagawa ng consumer electronics, mga pandaigdigang katawan pang-ekonomiya, mga konseho ng mga bansa – lahat ay kailangang magbigay ng kanilang boses sa napapanatiling at epektibong pag-recycle at pag-recover ng mga depektibong selula ng baterya.
