Cuối năm nay, công ty CanadaLi-Chu kỳsẽ bắt đầu xây dựng một nhà máy trị giá 175 triệu USD ở Rochester, N.Y., trên cơ sở nơi từng là khu phức hợp Eastman Kodak. Khi hoàn thành, đây sẽ là nhà máy tái chế pin lithium-ion lớn nhất ở Bắc Mỹ.
Nhà máy sẽ có công suất cuối cùng là 25 kiloton nguyên liệu đầu vào, thu hồi 95% trở lên coban, niken, lithium và các nguyên tố có giá trị khác thông qua quy trình không nước thải, không phát thải của công ty. “Chúng tôi sẽ là một trong những nguồn cung cấp niken và lithium nội địa lớn nhất cũng như là nguồn coban duy nhất ở Hoa Kỳ,” cho biếtAjay Kochhar, người đồng sáng lập và CEO của Li-Cycle.
Được thành lập vào cuối năm 2016, công ty là một phần của ngành công nghiệp đang bùng nổ tập trung vào việc ngăn chặn hàng chục nghìn tấn pin lithium-ion xâm nhập vào các bãi chôn lấp. Trong số 180.000 tấn pin Li-ion có sẵn để tái chế trên toàn thế giới vào năm 2019, chỉ hơn một nửa được tái chế. Khi sản xuất pin lithium-ion tăng vọt, mối quan tâm đến việc tái chế cũng tăng theo.
Theo trụ sở ở LondonLưu trữ năng lượng tròn, một công ty tư vấn theo dõi thị trường tái chế pin lithium-ion, cho biết khoảng một trăm công ty trên toàn thế giới tái chế pin lithium-ion hoặc có kế hoạch sớm thực hiện việc này. Ngành công nghiệp này tập trung ở Trung Quốc và Hàn Quốc, nơi phần lớn pin cũng được sản xuất, nhưng cũng có hàng chục công ty khởi nghiệp về tái chế ở Bắc Mỹ và Châu Âu. Ngoài Li-Cycle, danh sách đó còn có trụ sở tại StockholmNorthvolt, công ty đang cùng xây dựng một nhà máy tái chế pin xe điện với Na UyThủy điệnvà cựu sinh viên Tesla J.B. Straubel'sVật liệu gỗ đỏ, có phạm vi tái chế chất thải điện tử rộng hơn. [Xem thanh bên, “14 dự án tái chế pin Li-ion cần xem.”]
Các công ty khởi nghiệp này nhằm mục đích tự động hóa, hợp lý hóa và dọn dẹp những gì vốn là một quy trình tốn nhiều công sức, kém hiệu quả và bẩn thỉu. Theo truyền thống, tái chế pin bao gồm việc đốt chúng để thu hồi một số kim loại hoặc nghiền pin và xử lý “khối đen” thu được bằng dung môi.
Tái chế pin không chỉ cần sạch hơn mà còn cần mang lại lợi nhuận đáng tin cậyJeff Spangenberger, Giám đốc củaTrung tâm ReCell, một dự án hợp tác nghiên cứu tái chế pin được Bộ Năng lượng Hoa Kỳ hỗ trợ. Spangenberger nói: “Tái chế pin sẽ tốt hơn so với việc chúng ta khai thác vật liệu mới và vứt pin đi”. “Nhưng các công ty tái chế gặp khó khăn trong việc kiếm lợi nhuận. Chúng ta cần làm cho nó tiết kiệm chi phí để mọi người có động lực mang pin trở lại.”
Li-Chu kỳ sẽ hoạt động theo mô hình “nan hoa và trục”, trong đó các nan xử lý quá trình xử lý sơ bộ pin cũ và phế liệu pin, đồng thời khối đen được đưa vào một trung tâm đặt ở trung tâm để xử lý cuối cùng thành vật liệu cấp pin. Trụ sở đầu tiên của công ty là ở Kingston, Ontario, gần Toronto, nơi Li-Cycle đặt trụ sở chính; nan hoa thứ hai vừa được khai trương ở Rochester, nơi trung tâm tương lai dự kiến mở cửa vào năm 2022.
Kochhar cho biết các kỹ sư của Li-Cycle đã liên tục cải tiến phương pháp tái chế thủy luyện kim truyền thống. Ví dụ, thay vì tháo bộ pin EV thành các ô và xả chúng, họ tách bộ pin thành các mô-đun lớn hơn và xử lý chúng mà không cần xả.
Khi nói đến hóa học pin, Li-Cycle là điều không thể tin được. Pin oxit coban mangan niken thông thường cũng dễ dàng được tái chế như pin dựa trên lithium sắt photphat. Kochhar lưu ý: “Không có sự đồng nhất trong ngành. “Chúng tôi không biết chính xác thành phần hóa học của pin và chúng tôi cũng không cần biết”.
Có bao nhiêu pin sẽ cần được tái chế? Trong các bài thuyết trình, Kochhar đề cập đến một “cơn sóng thần ập đến” về pin lithium-ion đã qua sử dụng. Với doanh số bán xe điện toàn cầu dự kiến sẽ tăng từ 1,7 triệu chiếc vào năm 2020 lên 26 triệu chiếc vào năm 2030, thật dễ dàng để tưởng tượng rằng chúng ta sẽ sớm ngập trong pin đã qua sử dụng.
Nhưng pin lithium-ion có tuổi thọ cao, nóiEric Melin của anh ấy, Giám đốc Cục Lưu trữ Năng lượng Tuần hoàn. Melin cho biết: “30% xe điện đã qua sử dụng trên thị trường Hoa Kỳ hiện có mặt ở Nga, Ukraine và Jordan, và pin được mang theo như hành khách trên hành trình đó”. Pin EV cũng có thể được tái sử dụng nhưkho văn phòng phẩm. Ông nói: “Vẫn còn rất nhiều giá trị trong những sản phẩm [đã qua sử dụng] này.
Melin ước tính rằng Hoa Kỳ sẽ có khoảng 80 kiloton pin Li-ion để tái chế vào năm 2030, trong khi châu Âu sẽ có 132 kiloton. Ông lưu ý: “Mọi công ty [tái chế] đều đang thành lập một nhà máy có công suất hàng nghìn tấn, nhưng bạn không thể tái chế nhiều vật liệu hơn số lượng bạn có.
Spangenberger của ReCell đồng ý rằng nhu cầu tăng công suất tái chế pin sẽ không còn cấp bách trong thời gian tới. Đó là lý do tại sao nghiên cứu của nhóm ông tập trung vào các dự án dài hạn, bao gồm cả việc tái chế cathode trực tiếp. Quá trình tái chế truyền thống phá vỡ cực âm thành muối kim loại và việc biến đổi muối trở lại thành cực âm rất tốn kém. ReCell có kế hoạch trình diễn một phương pháp tái chế bột cực âm hiệu quả về mặt chi phí trong năm nay, nhưng phải mất 5 năm nữa các quy trình đó mới sẵn sàng cho ứng dụng số lượng lớn.
Ngay cả khi cơn sóng thần pin vẫn chưa đến, Kochhar cho biết các nhà sản xuất thiết bị điện tử tiêu dùng và xe điện hiện đang quan tâm đến các dịch vụ của Li-Cycle. Kochhar nói: “Thông thường, họ thúc đẩy các nhà cung cấp của họ hợp tác với chúng tôi, điều này thật tuyệt vời đối với chúng tôi và thực sự thú vị khi chứng kiến”.
Spangenberger cho biết: “Các nhà nghiên cứu tham gia vào lĩnh vực tái chế rất đam mê những gì họ làm - đó là một thách thức kỹ thuật lớn và họ muốn tìm ra giải pháp vì đó là điều đúng đắn nên làm”. “Nhưng cũng có thể kiếm được tiền và đó chính là điểm hấp dẫn.”
