A reciclagem de baterias automotivas é um tópico que tem ganhado cada vez mais atenção. Com o aumento da produção e do uso de veículos elétricos, a necessidade de reciclar essas baterias também aumentou. Neste artigo, vamos explorar algumas curiosidades sobre esse processo.
A necessidade crescente de reciclagem de baterias
A demanda por baterias de veículos elétricos tem aumentado rapidamente. Em 2022, a demanda global por baterias de lítio-ion para veículos elétricos aumentou cerca de 65% para 550 GWh, em comparação com cerca de 330 GWh em 2021. Isso se deve principalmente ao crescimento nas vendas de carros elétricos, com novos registros aumentando em 55% em 2022 em relação a 2021.
A transição para a mobilidade elétrica
A transição para a mobilidade elétrica é uma das principais razões para o aumento da demanda por baterias. À medida que mais pessoas optam por veículos elétricos em vez de veículos movidos a combustíveis fósseis, a necessidade de baterias eficientes e sustentáveis aumenta2.
Previsões para a capacidade da bateria automotiva
As previsões indicam que a capacidade da bateria automotiva continuará a crescer nos próximos anos. A capacidade de fabricação de baterias de veículos elétricos na América do Norte deve aumentar para 1.000 GWh/ano até 2030, um aumento de 20 vezes em relação à capacidade de fabricação de 55 GWh/ano em 2021. Isso é impulsionado principalmente pelo financiamento de estímulo do Inflation Reduction Act.
O papel da China, Europa e Estados Unidos na reciclagem de baterias
A reciclagem de baterias é uma questão global que envolve muitos países, mas a China, a Europa e os Estados Unidos desempenham papéis particularmente significativos devido à sua produção e consumo substanciais de veículos elétricos.
A origem dos materiais da bateria para reciclagem
Os materiais das baterias que são adequados para reciclagem vêm de várias fontes.
Eletrônicos de consumo e sucata de fabricação
A maioria dos materiais de bateria adequados para reciclagem ainda vem de células de eletrônicos de consumo, como laptops e outros itens domésticos, e sucata de fabricação gerada por baterias defeituosas que não passam no controle de qualidade. Com a sucata de fabricação sendo tão alta quanto 30% quando uma nova fábrica de baterias é lançada, uma fonte significativa de volume para reciclagem evolui em mercados onde a fabricação de baterias para veículos elétricos está acelerando.
Baterias de veículos elétricos no final da vida útil
Em mercados onde a adoção de veículos elétricos tem sido difundida por algum tempo, como a China, as baterias de veículos elétricos no final da vida útil representam um volume maior. No entanto, globalmente, a sucata de produção provavelmente continuará sendo a principal fonte de materiais para reciclagem até 2030, quando os volumes de baterias de veículos elétricos no final da vida útil terão crescido ao ponto de ultrapassar.
Segunda vida das baterias: uma receita adicional
As baterias de veículos elétricos têm uma vida útil desafiadora. Submetidas a temperaturas extremas de operação, centenas de ciclos parciais por ano e taxas de descarga variáveis, as baterias de lítio-íon em aplicações de veículos elétricos se degradam fortemente durante os primeiros cinco anos de operação e são projetadas para aproximadamente uma década de vida útil na maioria dos casos. No entanto, essas baterias podem ter uma segunda vida, mesmo quando não atendem mais aos padrões de desempenho dos veículos elétricos.
Oportunidades no mercado de reciclagem de baterias
Atualmente, investir na reciclagem de baterias de veículos elétricos é uma oportunidade atraente para empreendedores com potencial para ganhos financeiros e ambientais substanciais. O valor gerado por tonelada de material da bateria deve chegar a aproximadamente $600 até 2025, atraindo a atenção dos fabricantes de automóveis, fabricantes de baterias e investidores.
A demanda global por baterias está aumentando, impulsionada em grande parte pela necessidade de reduzir as mudanças climáticas por meio da eletrificação da mobilidade e da transição energética mais ampla. A demanda por baterias para aplicações de mobilidade, como veículos elétricos, representará a grande maioria da demanda em 2030 – cerca de 4.300 GWh.
A reciclagem de baterias é a chave para aproveitar essa oportunidade. Com o desafio vem uma oportunidade – escalar uma cadeia de suprimentos que seja mais estável, mais resiliente, mais eficiente e mais sustentável do que a indústria de veículos movidos a combustíveis fósseis e motores de combustão interna.
Fatores que impulsionam a reciclagem de baterias EV
A reciclagem de baterias de veículos elétricos (EV) está sendo impulsionada por vários fatores, incluindo progresso tecnológico, maturidade dos processos e subsídios para pesquisa e inovação.
Progresso tecnológico e maturidade dos processos
O progresso tecnológico é um dos principais motores da reciclagem de baterias EV. À medida que os processos escalam e amadurecem, eles permitem taxas de recuperação mais altas, reduzem as pegadas de gases de efeito estufa e melhoram a economia. A maturidade do processo é uma medida de quão bem definidos e controlados são os processos de uma empresa. Um alto nível de maturidade do processo mostra que uma empresa documenta bem os processos, os funcionários entendem e seguem os procedimentos, e há melhoria contínua do processo.
Subsídios para pesquisa e inovação
Os subsídios para pesquisa e inovação também estão impulsionando o crescimento na indústria de reciclagem de baterias. Os governos estão promovendo o avanço da tecnologia de reciclagem por meio de subsídios para projetos de pesquisa e inovação. Por exemplo, a Aliança Europeia para Baterias da União Europeia e os subsídios do Programa de Pesquisa Inovadora para Pequenas Empresas da Fundação Nacional de Ciências dos Estados Unidos estão promovendo o avanço da tecnologia de reciclagem.
Tecnologias comuns e inovadoras para reciclagem de baterias
A reciclagem de baterias é um processo complexo que envolve uma série de tecnologias diferentes. Vamos explorar algumas das tecnologias mais comuns e inovadoras atualmente em uso.
Caminhos tecnológicos atuais para a reciclagem de baterias
Atualmente, existem três principais tipos de metodologias de reciclagem de baterias: hidrometalurgia, pirometalurgia e reciclagem direta.
A hidrometalurgia usa soluções (principalmente aquosas) para extrair e separar metais dos recursos da bateria. A pirometalurgia usa calor para converter os óxidos metálicos usados nos materiais da bateria em metais ou compostos metálicos. A reciclagem direta é a remoção do material do cátodo para reutilização ou recondicionamento.
Métodos inovadores em pesquisa e desenvolvimento
Os avanços na pesquisa e desenvolvimento estão levando a novas abordagens para a reciclagem de baterias. Por exemplo, uma técnica recentemente divulgada no Journal of the American Chemical Society combina iodeto de lítio (LiI) e hidróxido de lítio (LiOH) em uma combinação eutética que derrete a uma temperatura mais baixa do que qualquer sal sozinho – abaixo de 200°C. Como resultado, a combinação se torna líquida em temperaturas mais acessíveis.
Embora a capacidade das baterias fabricadas a partir do material reparado não tenha sido totalmente restaurada, o aquecimento consecutivo com a mistura eutética a 200°C por 3 horas seguido por aquecimento a 850°C por 2 horas o fez. No entanto, quando Co 2 O 3 e MnO 2 foram adicionados à mistura eutética, o processo de duas etapas produziu NMC523 restaurado, que tinha características e uma estrutura cristalina comparáveis às do material recém-produzido.
Desafios e soluções na reciclagem de baterias EV
A reciclagem de baterias de veículos elétricos (EV) é uma questão complexa que apresenta vários desafios. No entanto, também existem soluções inovadoras que estão ajudando a superar esses obstáculos.
Preocupações éticas e ambientais na mineração de materiais brutos
A mineração de materiais brutos para a produção de baterias levanta várias preocupações éticas e ambientais. Por exemplo, a extração de lítio e cobalto, dois componentes chave das baterias de lítio-íon, muitas vezes ocorre em condições perigosas e pode envolver trabalho infantil. Além disso, a mineração desses materiais requer grandes quantidades de energia e água, o que pode ter um impacto ambiental significativo.
A necessidade de uma cadeia de suprimentos circular
Para mitigar esses problemas, muitos especialistas estão defendendo a necessidade de uma cadeia de suprimentos circular. Em uma cadeia de suprimentos circular, os materiais das baterias usadas são reciclados e reutilizados para produzir novas baterias, em vez de serem descartados como resíduos. Isso não apenas reduz a quantidade de resíduos gerados, mas também diminui a dependência da mineração de novos materiais.
No entanto, a implementação de uma cadeia de suprimentos circular para baterias EV apresenta seus próprios desafios. Isso inclui o desenvolvimento de tecnologias eficientes para a reciclagem de baterias e a criação de regulamentações que incentivem a reciclagem. Apesar desses desafios, muitas empresas e governos estão trabalhando ativamente para promover cadeias de suprimentos circulares para baterias EV.