Мы привыкли считать, что электротранспорт служит решением основных экологических проблем транспортной отрасли. Вот только то, насколько экологичным он является на самом деле, зависит от нескольких факторов. К примеру, от источников электроэнергии. Ведь сжигая «грязный» уголь для зарядки электромобилей, мы скорее не уменьшаем выбросы, а перераспределяем их.
Не менее важен и вопрос аккумуляторов. Насколько они эффективны, как производятся и утилизируются? От того, как будут развиваться эти технологии, зависит будущее транспорта. А может, и будущее человечества, ведь такие аккумуляторы могут сделать экологичнее и другие отрасли экономики.
При изготовлении аккумуляторов используются редкие и дорогие металлы, которые без правильной переработки загрязняют окружающую среду. Мы уже делали обзор ситуации с переработкой несколько лет назад.
Читайте также: Как прямо сейчас перерабатываются аккумуляторы электромобилей?
Что изменилось с тех пор? Давайте посмотрим, как отрасль развивается в России и мире.
Спасти природу и сохранить ресурсы
Спрос на электротранспорт стремительно растет. В 2022 году в мире ездило около 26 миллионов электрокаров, а сейчас эта цифра приближается к 60 миллионам. Развиваются парки электробусов и других транспортных средств на аккумуляторах.
Читайте также: Не только Москва: интересные кейсы развития электробусов со всего мира
Спрос на аккумуляторы и материалы, необходимые для их производства, растет экспоненциально. В основном это литий, никель, марганец, кобальт и алюминий.
Переработка не только защищает природу от опасного загрязнения, но и может сэкономить деньги и редкие ресурсы, добыча которых не только грязное, но и дорогое дело.
Аккумуляторы электротранспорта обычно служат около 10 лет, и потом еще примерно 5 лет могут использоваться в качестве стационарных накопителей, например, на солнечных электростанциях. Хотя уже сейчас многие аккумуляторы начинают выходить из строя, через 5-10 лет этот процесс достигнет огромных объемов, и переработка станет еще более востребованной.
Казалось бы, извлечение дорогих металлов из старых батарей — это настоящая золотая жила. Однако не все так просто.
Для широкомасштабной переработки нужно не только развивать дорогостоящие технологии, но и налаживать механизмы сбора, разрабатывать законодательную базу, создавать сертифицирующие и контролирующие организации и многое другое. Для этого всего необходимы время, деньги и политическая воля. Например, во многих странах, где уже хорошо работает сбор и переработка наиболее опасных батарей со свинцом, переработка менее опасных литиевых аккумуляторов электромобилей еще не отлажена.
Какой бывает переработка?
На сегодняшний день известны три метода переработки литиевых аккумуляторов: пирометаллургический, гидрометаллургический и прямой/механический метод.
При пирометаллургическом способе для извлечения редкоземельных металлов используются очень высокие температуры. Этот метод сравнительно недорогой, но он не позволяет извлекать литий, алюминий и марганец и загрязняет окружающую среду.
Поэтому сейчас наибольший интерес вызывают гидрометаллургические методы, при которых для разделения и извлечения различных металлов используют химические растворы.
Чистота разделения и степень извлечения при гидрометаллургическом методе достигает более 95%. К сожалению, способ пока достаточно дорогостоящий, и то, станет ли он рентабельным для широкого применения, зависит от цен на металлы, развития рынка и совершенствования технологий. Переработка аккумуляторов электромобилей требует значительных первоначальных инвестиций и подвержена волатильности рынка, особенно в части цен на такие важные минералы, как карбонат лития, цена на который в период с 2020 по 2022 год колебалась в десять раз.
Помимо этих двух основных методов переработки, в стадии разработки находится метод прямой переработки или «переработки катод-катод». Это самый экологичный метод, который экономит энергию, сохраняя высокотехнологичную структуру катода — самой ценной части аккумулятора.
Развитие переработки в мире
Несмотря на все сложности, рынок переработки батарей электромобилей активно развивается. Еще недавно во всем мире было всего несколько штук компаний, которые занимались переработкой на промышленном уровне, такие как бельгийская Umicore и немецкая Redux. Сейчас таких компаний уже несколько десятков.
В 2023 году объем мирового рынка переработки аккумуляторов электромобилей оценивался в $0,72 млрд, а к 2031 году ожидается, что он достигнет $10,1 млрд. Среди регионов лидирует Европа, Северная Америка и Восточная Азия.
В ЕС действует строгий регламент, который вводит расширенную ответственность производителя за сбор, переработку и утилизацию аккумуляторов. Это означает, что все отслужившие свой срок аккумуляторы должны надлежащим образом утилизироваться через сертифицированные каналы для минимизации воздействия на окружающую среду. Кроме того, регламент устанавливает целевые показатели эффективности переработки, согласно которым к 2025 году из отходов должны извлекаться не менее 65% лития и 70% никеля и кобальта. Это гарантирует возврат ценных материалов в цепочку поставок. Крупные компании-переработчики расположены в Швейцарии, Швеции, Бельгии, Финляндии, Франции, Германии.
В США также расположено несколько крупных компаний-переработчиков.
Возможно, в ближайшем будущем лидером по переработке аккумуляторов станет Китай. По состоянию на октябрь 2024 года китайские компании занимали 76% мирового рынка электромобилей, что делает страну безусловным лидером в этом секторе. Огромный размер китайского рынка электромобилей — это преимущество, которое делает переработку конкурентоспособной даже при низкой рентабельности. К тому же переработка смягчит угрозу дефицита материалов для производства новых электромобилей. Однако пока беспрецедентные темпы развития электромобилей опережают темпы создания нормативно-правовой и информационной и технической базы обращения с аккумуляторами. Стране необходимы последовательные меры по контролю и поддержке переработки. На данный момент в сфере часто отсутствует прозрачность и переработкой занимаются несертифицированные компании.
А как обстоят дела в России?
Перспективы переработки аккумуляторов в России
Автопарк электромобилей в России пока не очень большой, но он постепенно развивается. Пока его объем все еще недостаточен для масштабирования инфраструктуры утилизации. Однако с дальнейшим ростом этого сегмента рынка можно прогнозировать создание новых предприятий и развитие технологий переработки.
На данный момент инфраструктура для утилизации аккумуляторов электромобилей в России находится на стадии развития. Переработкой батарей, и в том числе литиевых аккумуляторов, на данный момент занимаются два предприятия: НЭК в Ярославле и «Мегаполисресурс» в Челябинске. Скупкой аккумуляторов также занимаются несколько небольших частных компаний.
Среди масштабных проектов, находящихся в стадии разработки, — комплекс по утилизации литий-ионных батарей в Нижегородской области (Дзержинск). Завод планируют запустить в 2027 году, и его производительность составит до 50 тыс. тонн в год. Технология глубокой переработки даст возможность извлекать около 15 позиций вторичных ресурсов. Полученные металлы впоследствии будут использоваться в новых аккумуляторах на строящейся фабрике в Калининградской области.
Кроме того, недавно было анонсировано строительство завода с полным циклом производства и переработки литий-ионных аккумуляторов в Петербурге.
Российские ученые тоже не остаются в стороне и предлагают способы улучшить технологии переработки аккумуляторов.
Кроме переработки, мы надеемся вскоре увидеть и повторное использование аккумуляторов. Например, в Москве скоро остро станет вопрос переработки аккумуляторов, ведь многие батареи электробусов подойдут к концу гарантийного срока.
Власти Москвы сообщают, что собираются использовать батареи из электробусов повторно для нужд метрополитена. У батарей, отслуживших свой срок на электробусе, еще остается 40–50% мощности и они могут быть использованы как накопитель энергии. В метрополитене такие резервные батареи используются для балансировки нагрузки на электрические сети и надежного функционирования различных ключевых систем в случае сбоев в питающих центрах. Батареи электробусов смогут работать в этом режиме до десяти лет. «За десять лет, пока батареи будут работать в метро, максимально эффективное решение по утилизации будет готово», — отметил заместитель мэра и руководитель Департамента транспорта и развития дорожно-транспортной инфраструктуры Москвы Максим Ликсутов.
Ближайшие 10 лет, вероятно, будут критически важными для развития отрасли переработки аккумуляторов во всем мире, поэтому мы продолжим следить за ситуацией.
Если все сложится удачно, то к 2050 году значительная часть ключевых минералов для электрификации может поступать из переработанных аккумуляторов, что значительно сократит потребность в новой добыче, снизит нагрузку на окружающую среду и будет огромным шагом к развитию циклической экономики.
Автор: Екатерина Радчикова