Nguy cơ rác độc hại chất núi từ cách mạng xe điện

Nỗ lực thúc đẩy cắt giảm khí thải trong cách mạng xe điện có thể dẫn tới hàng triệu tấn rác độc hại bị thải ra từ những khối ắc quy hết hạn.

Sân bay Coventry từng là căn cứ chủ chốt của các đơn vị không quân Anh trong chiến tranh, nhưng nó sẽ sớm trở thành nơi khởi nguồn cuộc cách mạng pin điện ở hạt West Midlands nước này.

Nơi đây được đề xuất thành một siêu công xưởng của Anh, trong đó, nhà máy sẽ cung cấp nguồn ắc quy cho hàng triệu xe điện, dự kiến được sản xuất ở nước này. Thị trưởng West Midlands Andy Street tuyên bố “sẽ không nghỉ ngơi” cho đến khi vùng này có siêu công xưởng đó.

Thiết kế sơ bộ nhà máy của Britishvolt.

Công ty startup Britishvolt dường như đã tìm kiếm mặt bằng tại West Midlands cho dự án nhà máy trị giá 3,6 tỷ USD, nhưng sau đó từ bỏ. Các tập đoàn cũng đang nhắm tới Anh, bao gồm Inobat của Slovakia, Samsung và LG Chem của Hàn Quốc. Hãng Ford cũng đang tìm nơi đặt nhà máy sản xuất ắc quy cho dòng xe điện Transit Custom. Chính phủ Anh đã cam kết chi gần 700 triệu USD để hỗ trợ các siêu công xưởng này.

Nước Anh đang chạy đua để bảo đảm năng lực sản xuất ắc quy, vốn đang theo sau châu Âu. Đến nay đã có 38 siêu công xưởng chế tạo ắc quy được lên kế hoạch triển khai khắp châu lục này, nhưng chỉ một trong số đó nằm tại Anh, của Britishvolt.

Một công ty khác của Anh là AMTE Power cũng lên kế hoạch xây dựng nhà máy, nhưng giám đốc Krvin Brundish cảnh báo rằng ngành công nghiệp ắc-quy cần “sự hỗ trợ lớn hơn nhiều” so với khoản chi 700 triệu USD của chính phủ.

Hãng phân tích Benchmark Mineral Intelligence cho rằng ngành công nghiệp pin điện ở Anh cần khoảng 20,7 tỷ USD, trong đó ít nhất 25% từ chính phủ. “Nếu không có pin li-ion, bạn sẽ không thể nhanh chóng triển khai xe điện trên diện rộng. Sẽ không có pin Li-ion nếu thiếu lithium, cobalt và nickel”, báo cáo của BMI có đoạn viết.

Nguyên liệu thô để chế tạo ắc quy cho ôtô điện rất khan hiếm. Cobalt, nickel và lithium đều là những kim loại có sự cạnh tranh cao trong chuỗi cung ứng. Các nhà máy tái chế những nguyên liệu này là nguồn cung quý giá ở những nơi không có mỏ khai thác.

Ắc-quy trong xe điện có tuổi thọ tương đối dài – khoảng 15 năm, nhưng chúng có thể sớm bị loại bỏ và trở thành những núi rác thải. Gavin Harper, nhà nghiên cứu tại Đại học Birmingham của Anh, ước tính sẽ có khoảng 8 triệu tấn pin điện bị vứt bỏ từ nay cho đến năm 2040, gấp 3 lần khối lượng kim tự tháp lớn nhất ở Ai Cập.

“Hiện tại, làn sóng pin điện hết hạn sử dụng vẫn chưa tới. Xe điện thế hệ đầu tiên mới chỉ chạy được vài năm”, Ajay Kochhar, Giám đốc Li-Cycle, công ty tái chế pin lithium-ion lớn nhất Bắc Mỹ, nhận xét.

Vấn đề hóc búa với tái chế

Pin điện hết hạn thường rất độc hại, chủ yếu bởi kim loại cobalt. Chưa có thống kê rõ ràng về số pin Li-ion được tái chế ở Anh, con số có thể từ 5 đến 50% số ắc quy bị vứt bỏ. Harper cho rằng số ắc quy thừa thãi sắp tới nên được coi là “nguồn tài nguyên khổng lồ”.

Ắc quy Li-ion trong xe điện có hàng trăm cell nhỏ. Kim loại bên trong có thể được tái sử dụng hoặc vệ sinh và tái chế. Tuy nhiên, chúng đòi hỏi quy trình xử lý phức tạp để tránh phát nổ.

Vật liệu từ ắc quy Li-ion chờ tái chế.

Các nhà sản xuất xe điện cũng đang tìm đến pin lithium sắt phốt phát (LFP), vốn có giá rẻ hơn vì sử dụng sắt thay cho các kim loại hiếm. Chúng đã xuất hiện trong dòng xe Tesla Model 3. Tuy nhiên, giá vật liệu thô quá rẻ khiến quá trình tái chế mang lại ít lợi nhuận.

Giới phân tích dự đoán sẽ có 145 triệu xe điện hoạt động vào năm 2030, so với 11 triệu chiếc hiện nay. Điều này khiến việc tái chế ắc-quy đang rơi vào thế tiến thoái lưỡng nan. Rất khó để đẩy mạnh quá trình tái chế khi có quá ít xe điện hoạt động. Điều đó khiến phần lớn ắc quy sẽ bị vứt bỏ.

Các chuyên gia cho rằng vẫn có khả năng tái chế ắc-quy ở nhiều nước như Trung Quốc, nhưng sẽ có nhiều thách thức khi xây dựng năng lực này ở châu Âu và Anh. Vấn đề xử lý làn sóng pin Li-ion sắp tới rất lớn, nhưng không phải chưa từng có tiền lệ.

“Khoảng 96% pin axit chì đang được tái chế hoặc tái sử dụng. Điều tương tự sẽ diễn ra với pin Li-ion trong xe điện”, Saiful Islam, Giáo sư ngành hóa vật liệu ở Đại học Bath của Anh, nhận xét.

Đẩy mạnh tái chế sẽ đòi hỏi sự thay đổi từ các nhà sản xuất ắc quy và ôtô. Quá trình tái chế hiện nay xoay quanh việc cắt nhỏ các khối pin, sau đó tinh luyện chúng để tách rời kim loại. Tuy nhiên, quá trình này rất tiêu tốn năng lượng, trong khi phương án tháo rời ắc quy một cách thủ công lại đi kèm nhiều mối đe dọa an toàn với người lao động.

Harper tin rằng robot và tự động hóa có thể đẩy nhanh quá trình này và tăng độ an toàn. Apple từng chế tạo robot mang tên Daisy với khả năng tháo rời iPhone để thu hồi kim loại quý bên trong.

Ngành tái chế pin điện cũng mang tới nhiều cơ hội kinh doanh, trong đó thị trường tái chế ắc quy Li-ion có thể đạt giá trị 12 tỷ USD vào năm 2025. Điều này có thể dẫn tới sự xuất hiện nhiều siêu nhà máy tái chế bên cạnh những đại công xưởng sắp hình thành tại sân bay Coventry, giúp giải quyết nguy cơ núi rác thải độc hại từ pin cho ôtô điện.