Jeszcze w tym roku kanadyjska firmaCykl Lirozpocznie budowę fabryki o wartości 175 milionów dolarów w Rochester w stanie Nowy Jork, na terenie dawnego kompleksu Eastman Kodak. Po ukończeniu będzie to największy zakład recyklingu akumulatorów litowo-jonowych w Ameryce Północnej.
Zakład będzie miał docelową zdolność produkcyjną 25 kiloton metrycznych materiału wsadowego, umożliwiającą odzyskiwanie 95 procent lub więcej kobaltu, niklu, litu i innych cennych pierwiastków w ramach stosowanego przez firmę procesu o zerowej emisji ścieków i emisji. „Będziemy jednym z największych krajowych źródeł niklu i litu, a także jedynym źródłem kobaltu w Stanach Zjednoczonych” – mówiAjay Kochhar, współzałożyciel i dyrektor generalny Li-Cycle.
Założona pod koniec 2016 roku firma należy do dynamicznie rozwijającej się branży, której celem jest zapobieganie przedostawaniu się na wysypiska śmieci dziesiątek tysięcy ton akumulatorów litowo-jonowych. Spośród 180 000 ton akumulatorów litowo-jonowych dostępnych do recyklingu na całym świecie w 2019 r. nieco ponad połowa została poddana recyklingowi. Wraz ze wzrostem produkcji akumulatorów litowo-jonowych rośnie zainteresowanie recyklingiem.
Według londyńskiegoMagazynowanie energii o obiegu zamkniętym, firmy konsultingowej monitorującej rynek recyklingu akumulatorów litowo-jonowych, około stu firm na całym świecie poddaje recyklingowi akumulatory litowo-jonowe lub planuje to wkrótce zrobić. Przemysł koncentruje się w Chinach i Korei Południowej, gdzie produkuje się także zdecydowaną większość akumulatorów, ale w Ameryce Północnej i Europie działa kilkadziesiąt startupów zajmujących się recyklingiem. Oprócz Li-Cycle na tej liście znajdują się modele z siedzibą w SztokholmieNorthvolt, która wspólnie z Norwegią buduje zakład recyklingu akumulatorów pojazdów elektrycznychHydrooraz absolwent Tesli, J.B. StraubelMateriały z sekwoi, która ma szerszy zakres recyklingu odpadów elektronicznych. [Zobacz pasek boczny „14 projektów recyklingu akumulatorów litowo-jonowych do obejrzenia.”]
Celem tych startupów jest automatyzacja, usprawnianie i porządkowanie tego, co było pracochłonnym, nieefektywnym i brudnym procesem. Tradycyjnie recykling akumulatorów polega na ich spalaniu w celu odzyskania części metali lub mieleniu akumulatorów i obróbce powstałej „czarnej masy” rozpuszczalnikami.
Recykling baterii musi być nie tylko czystszy, ale także niezawodnie opłacalny, mówiJeffa Spangenbergera, dyrektor dsCentrum ReCell, współpraca badawcza nad recyklingiem baterii, wspierana przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych. „Recykling baterii jest lepszy, niż wydobywanie nowych materiałów i wyrzucanie baterii” – mówi Spangenberger. „Ale firmy zajmujące się recyklingiem mają problemy z osiąganiem zysków. Musimy sprawić, by było to opłacalne, tak aby ludzie mieli motywację do zwracania baterii”.
Cykl Li będzie działać w oparciu o model „szprych i piasty”, przy czym szprychy będą zajmować się wstępnym przetwarzaniem starych baterii i złomu akumulatorowego, a czarna masa będzie podawana do centralnie umieszczonego piasty w celu ostatecznego przetworzenia na materiały nadające się do akumulatorów. Pierwsza siedziba firmy znajduje się w Kingston w Ontario, niedaleko Toronto, gdzie mieści się siedziba Li-Cycle; druga szprycha została właśnie otwarta w Rochester, gdzie przyszłe centrum ma zostać otwarte w 2022 r.
Inżynierowie Li-Cycle wielokrotnie udoskonalali tradycyjny recykling hydrometalurgiczny, mówi Kochhar. Na przykład zamiast rozkładać pakiet akumulatorów pojazdów elektrycznych na ogniwa i rozładowywać je, dzielą pakiet na większe moduły i przetwarzają je bez rozładowywania.
Jeśli chodzi o skład chemiczny akumulatorów, Li-Cycle jest agnostykiem. Powszechnie stosowane akumulatory niklowo-manganowo-kobaltowe można poddać recyklingowi równie łatwo, jak akumulatory na bazie fosforanu litowo-żelazowego. „W branży nie ma jednolitości” – zauważa Kochhar. „Nie znamy dokładnego składu chemicznego akumulatorów i nie musimy tego wiedzieć”.
Ile baterii będzie trzeba poddać recyklingowi? W prezentacjach Kochhar wspomina o „nadchodzącym tsunami” zużytych akumulatorów litowo-jonowych. Biorąc pod uwagę, że globalna sprzedaż pojazdów elektrycznych ma wzrosnąć z 1,7 miliona w 2020 r. do 26 milionów w 2030 r., łatwo sobie wyobrazić, że wkrótce będziemy zawaleni zużytymi akumulatorami.
Ale akumulatory litowo-jonowe mają długą żywotność – mówiJego Eric Melin, dyrektor ds. magazynowania energii o obiegu zamkniętym. „Trzydzieści procent używanych pojazdów elektrycznych z rynku amerykańskiego znajduje się obecnie w Rosji, na Ukrainie i w Jordanii, a akumulator zabrał ze sobą w podróż jako pasażer” – mówi Melin. Akumulatory EV można również ponownie wykorzystać jako:magazyn stacjonarny. „Te [używane] produkty wciąż mają dużą wartość” – mówi.
Melin szacuje, że w 2030 r. Stany Zjednoczone będą miały do recyklingu około 80 kiloton metrycznych akumulatorów litowo-jonowych, podczas gdy w Europie będzie ich 132 kiloton. „Każda firma [recyklingowa] buduje zakład o wydajności tysięcy ton, ale nie można poddać recyklingowi większej ilości materiału, niż się posiada” – zauważa.
Spangenberger z ReCell zgadza się, że potrzeba zwiększenia możliwości recyklingu akumulatorów nie będzie nagląca przez jakiś czas. Dlatego badania jego grupy skupiają się na projektach długoterminowych, w tym na bezpośrednim recyklingu katod. Tradycyjny recykling rozkłada katodę na sól metalu, a przekształcanie soli z powrotem w katody jest kosztowne. ReCell planuje w tym roku zademonstrować opłacalną metodę recyklingu proszków katodowych, ale minie kolejne pięć lat, zanim procesy te będą gotowe do zastosowania na dużą skalę.
Kochhar twierdzi, że nawet jeśli tsunami akumulatorów jeszcze nie nadeszło, producenci elektroniki użytkowej i pojazdów elektrycznych są już zainteresowani usługami Li-Cycle. „Często namawiają swoich dostawców do współpracy z nami, co było dla nas świetne i naprawdę interesujące” – mówi Kochhar.
„Badacze zajmujący się recyklingiem bardzo pasjonują się tym, co robią – jest to duże wyzwanie techniczne i chcą to rozgryźć, ponieważ jest to słuszne rozwiązanie” – mówi Spangenberger. „Ale można też zarobić pieniądze i na tym właśnie polega atrakcja”.
