Die Elektrifizierung unseres Transportsystems ist unerlässlich, um Emissionen zu mindern, die den Klimawandel und negative Auswirkungen auf die Gesundheit verursachen. Diese Elektrifizierung wird viel mehr Batterien und damit viel mehr Mineralien erfordern. Die Rückgewinnung dieser Materialien aus ausgedienten Batterien von Elektrofahrzeugen (EV) ist eine alternative Quelle zum Bergbau. Im Wesentlichen können die durch Batterierecycling zurückgewonnenen Materialien zukünftige Materialvorräte ersetzen, die ansonsten aus der Erde gewonnen werden müssten, um die Nachfrage zu decken.
Schätzungen zeigen, dass die Vereinigten Staaten im Jahr 2050 etwa die Hälfte der EV-Nachfrage nach Kobalt und Nickel und ein Viertel des Lithiums mit durch Recycling zurückgewonnenen Mineralien decken können. Während EVs bereits dazu führen weniger Treibhausgasemissionen als die Benzinalternative verringert die Verwendung dieser recycelten Materialien die mit der Materialbeschaffung verbundenen Auswirkungen erheblich.
Vor dem Recycling kann die aus der Verwendung in einem Elektrofahrzeug ausgemusterte Batterie in einer Second-Life-Anwendung verwendet werden. Das heißt, es wird entweder in einem anderen Fahrzeug wiederverwendet oder für die Verwendung in einer stationären Speicheranwendung umfunktioniert. Irgendwann erreicht die Batterie das Ende ihrer Lebensdauer und sollte recycelt werden, wobei Mineralien zurückgewonnen werden, um dann wieder in den Batterieherstellungsstrom zurückzukehren.
Der Kreislaufprozess beginnt bei der Herstellung, fließt bis zur ersten Verwendung in einem Elektrofahrzeug, wird für ein zweites Leben wiederverwendet, recycelt, und schließlich werden die Mineralien wieder der Herstellung zugeführt. Dies wird als materielle Zirkularität oder die bezeichnet Kreislaufwirtschaft.
Batteriepolitik vereinbart in der europäische Union setzt Prinzipien der Kreislaufwirtschaft um und ist die bisher ehrgeizigste Batterierichtlinie. Es hat das Potenzial, das Recycling von Batterien und die Verwendung von wiedergewonnenen Materialien durch erweiterte Herstellerverantwortung und Recyclinganforderungen zu steigern. In den USA untersucht Kalifornien auch Recycling- und Materialkreisläufe. Im Jahr 2022, ein Bericht wurde von der freigegeben California Electric Vehicle Battery Recycling Advisory Group die Richtlinien umreißt, die die kalifornische Legislative nach Ansicht der Gruppe umsetzen sollte.
Von diesen Gruppen diskutierte und vorgeschlagene Richtlinien haben das Potenzial, die Wiederverwendung, Wiederverwendung und das Recycling von Batterien zu steigern sowie die Auswirkungen im Zusammenhang mit End-of-Life-Prozessen zu mindern und die Nachhaltigkeit von Batterien zu erhöhen. Während sich die Politik entwickelt, haben wir bei der Union of Concerned Scientists die folgenden hochrangigen Prinzipien umrissen, die wir verwenden werden, um unsere politischen Positionen zu leiten.
Leitprinzipien
- Für eine nachhaltige Batterieindustrie sind verstärktes Batterierecycling und Materialzirkularität notwendig.
- Der Hersteller (in den meisten Fällen der Fahrzeughersteller) sollte dafür verantwortlich sein, sicherzustellen, dass EV-Batterien wiederverwendet, wiederverwendet und schließlich recycelt werden.
- Der Batterierecyclingprozess sollte die Umweltauswirkungen minimieren und eine hohe stoffliche Verwertungsrate aufweisen, insbesondere für Lithium, Nickel und Kobalt.
- Vor dem Recycling sollte die Batterie wiederverwendet, aufgearbeitet und/oder wiederverwendet werden, wenn sie sicher ist und über Restkapazität verfügt.
- Das Ende der Lebensdauer der Batterie sollte bei der Konstruktion des Elektrofahrzeugs berücksichtigt werden.
- Informationen über den Zustand der Batterie im Laufe der Zeit sollten zugänglich sein, wenn sich die Batterie im Fahrzeug befindet und nachdem sie entfernt wurde.
- Die staatliche Finanzierung sollte weiterhin die Forschung und Entwicklung zur Wiederverwendung, Wiederverwendung und zum Recycling von Batterien unterstützen.
Lassen Sie uns etwas weiter in diese Prinzipien eintauchen.
Mehr Batterierecycling und Materialkreislauf sind für eine nachhaltige Batterieindustrie notwendig.
Das Recycling von bereits auf der Straße befindlichen Elektrofahrzeugen ist die nachhaltigste Art der Materialbeschaffung. In diese Batterien ist eine hochkonzentrierte Menge an Mineralien eingebettet, die durch Recycling zurückgewonnen werden können. Neueres Recycling verarbeitenS berichten von Rückgewinnungsraten von 95 % und geringen Umweltbelastungen. Dies ist eine wesentlich bessere Alternative als auf Verbrennung basierende Techniken, die derzeit kein Lithium zurückgewinnen und Treibhausgase und Feinstaub emittieren.
Nach der Gewinnung können diese Mineralien zur Herstellung neuer Batterien verwendet werden, wodurch der Bedarf an neuem Bergbau verringert wird. Insgesamt kann der verringerte Abbau Elektrofahrzeuge nachhaltiger machen und das Risiko einer falschen Handhabung durch unzureichende Lagerung oder Deponierung verringern.
Der Hersteller (in den meisten Fällen der Fahrzeughersteller) sollte dafür verantwortlich sein, sicherzustellen, dass EV-Batterien wiederverwendet, wiederverwendet und schließlich recycelt werden.
Derzeit verlangen die Vereinigten Staaten kein Recycling von Elektrofahrzeugbatterien. Während des Recyclings besteht die Möglichkeit, dass die Marktdynamik nicht alle ausgemusterten Batterien auffängt, was zu einer unsachgemäßen Entsorgung führt. Einige neuere Batterien verwenden kein Kobalt und Nickel, die traditionell die wertvollsten Mineralien in Elektrofahrzeugen sind. Dieser Trend ist vorteilhaft, da er zu niedrigeren Kosten und umweltfreundlicheren Elektrofahrzeugen führt. Aber auf der anderen Seite ist das Recycling von Batterien ohne diese Mineralien derzeit nicht rentabel. Sie dürfen daher nicht recycelt werden, wenn es nicht gesetzlich vorgeschrieben ist.
Eine mögliche politische Lösung besteht darin, eine zentrale Partei zu definieren, die dafür verantwortlich ist, wie z. B. Hersteller, sicherzustellen, dass Batterien recycelt werden. Die Definition von Verantwortlichkeiten kann die Recyclingquote erhöhen und Anreize für Planung und Effizienz schaffen.
Die Automobilhersteller sind für diese Position am besten geeignet, indem sie der typischen Politikstruktur folgen, die als Extended Producer Responsibility (EPR) bezeichnet wird. Durch die Zentralisierung der Verantwortung beim Automobilhersteller wird nicht nur sichergestellt, dass die Batterie recycelt wird, sondern es werden auch Anreize für den Hersteller geschaffen, die Batterie und das Elektrofahrzeug so zu gestalten, dass das Recycling einfacher und kostengünstiger wird.
Dies wurde für EV-Batterien in der Europäischen Union eingeführt und wurde von der California Advisory Group vorgeschlagen (der Bericht verwendet den Begriff „Rücknahme durch den Hersteller“). Es wird eine Art erweiterte Herstellerverantwortung verwendet, um das Recycling mehrerer Produkte sicherzustellen Kalifornieneinschließlich Matratzen, Farbe und Teppich.
Der Batterierecyclingprozess sollte zu geringen Umweltauswirkungen führen und eine hohe stoffliche Verwertungsrate aufweisen, insbesondere für Lithium, Nickel und Kobalt.
Die Rückgewinnung von Mineralien durch das Recycling alter Batterien ist wesentlich sauberer als der Abbau neuer Materialien, und es ist wichtig, dass die Richtlinien die Umweltvorteile des Recyclings maximieren. Dies kann durch erforderliche Materialrückgewinnungsraten und Umweltverträglichkeitsberichte erfolgen. Die Technologien schreiten voran und mehrere neue Recyclingunternehmen geben an, a 95 % Materialrückgewinnungsrate. Diese beste verfügbare Technologie sollte verwendet werden, und die Verwendung von Verbrennungstechniken, die kein Lithium zurückgewinnen, sollte nicht zugelassen werden.
Vor dem Recycling sollte die Batterie idealerweise wiederverwendet, aufgearbeitet und/oder wiederverwendet werden, wenn sie sicher ist und über Restkapazität verfügt.
Schließlich sollten alle Batterien recycelt werden. Aber zuvor können viele Batterien in der umweltvorteilhaften Second-Life-Anwendung wie Wiederverwendung, Aufarbeitung und Wiederverwendung verwendet werden. Wiederverwendung und Aufarbeitung beziehen sich auf die Wiederverwendung von Batterien in derselben Anwendung, aber in einem anderen Auto. Umnutzung bezieht sich auf die Verwendung der Batterie in einer anderen Anwendung, beispielsweise als stationäre Speicherung zur Unterstützung der Erzeugung erneuerbarer Energien. Lesen Sie diesen ausgezeichneten Blog, wenn Sie mehr erfahren möchten.
Das Ende der Lebensdauer der Batterie sollte bei der Konstruktion des Elektrofahrzeugs und der Batterie berücksichtigt werden.
Wenn ein Elektrofahrzeug ausgemustert wird, wird die Batterie aus dem Fahrzeug entfernt und dann typischerweise weiter zerlegt. Wenn die Demontage bereits bei der Konstruktion des Elektrofahrzeugs und der Batterie eingeplant wird, kann der Prozess sicherer und effizienter werden. Beispiele Mögliche Verbesserungen des Rückbauprozesses durch EV- und Batteriedesign umfassen die Verwendung von Bindemitteln anstelle von Klebstoffen und die Standardisierung des Verpackungsdesigns. Die Demontage ist derzeit ein manueller Prozess, aber wenn Batterien standardisiert und so gebaut sind, dass sie zerlegt werden können, könnten intelligente Roboter diese Arbeit stattdessen übernehmen.
Wenn eine erweiterte Herstellerverantwortung eingeführt wird, wird natürlich ein Design für Demontage und Recycling gefördert.
Informationen über den Zustand der Batterie im Laufe der Zeit sollten zugänglich sein, wenn sich die Batterie im Fahrzeug befindet und nachdem sie entfernt wurde.
Der Batteriezustand bezieht sich auf die Kapazität und Effizienz der Batterie, die sich im Laufe der Zeit und mit der Nutzung langsam verschlechtert. Dieser Indikator wird typischerweise als Prozentsatz dargestellt und gibt die maximal verfügbare Kapazität der Batterie in Prozent im Vergleich zu dem Zeitpunkt an, als die Batterie neu war. Für Besitzer von Elektrofahrzeugen ist es wichtig, den Zustand ihrer Batterie zu kennen, ein Indikator, der ab 2026 erforderlich ist Elektroautos in Kalifornien.
Es ist auch wichtig, dass der Batteriezustand zugänglich ist, nachdem die Batterie aus dem Auto entfernt wurde. Der Batteriezustand ist ein entscheidender Faktor bei der Entscheidung, ob die Batterie wiederverwendet, umfunktioniert oder direkt dem Recycling zugeführt werden sollte. Wenn die Batterie in gutem Zustand ist (dh relativ hohe Kapazität und Effizienz), sollte sie vor dem Recycling wiederverwendet oder für ein zweites Leben umfunktioniert werden.
Wenn derzeit keine sichtbaren Schäden vorliegen, testen Batterie-Repurposer den Zustand, indem sie ihn durch ein vollständiges Laden und Entladen oder einen speziell entwickelten Testprozess überwachen. Dies ist teuer und zeitaufwändig, aber wenn diese Informationen ohne umfangreiche Tests bereitgestellt wurden, kann die Wiederverwendung beschleunigt und die Kosten gesenkt werden.
Die staatliche Finanzierung sollte weiterhin die Forschung und Entwicklung zur Wiederverwendung, Wiederverwendung und zum Recycling unterstützen.
Beim Übergang vom Benzinfahrzeug zum umweltfreundlicheren Elektrofahrzeug sollten Batterierecycling und Materialkreislauf Priorität haben. Wie in a vorheriger Blog, wurden Mittel für Recyclingforschung, -entwicklung und -demonstration bereitgestellt. Während diese Finanzierung für die Entwicklung einer nachhaltigeren Batterieindustrie unerlässlich ist, brauchen wir auch eine Politik, die eine zirkuläre Batteriewirtschaft fordert und gewährleistet.
Wie geht es weiter mit der Richtlinie zum Batterierecycling?
Bei UCS wollen wir sehen, dass alle EV-Batterien sicher recycelt werden und die zurückgewonnenen Materialien bei der Herstellung von Batterien der nächsten Generation verwendet werden. Diese Materialien sind ein wesentlicher Bestandteil, um die kommende Nachfrage zu decken und den Bedarf an Bergbau zu verringern.
Die US-Politik sollte dem Beispiel der Europäischen Union folgen, indem sie eine erweiterte Herstellerverantwortung einführt, hohe Materialrückgewinnungsraten fordert und den Zugang zu Batterieinformationen verbessert. Bleiben Sie dran für weitere Blogs, die sich mit diesen Prinzipien befassen.
Ursprünglich herausgegeben von Union of Concerned Scientists, The Equation.
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