​​Хватит ли людям ресурсов, чтобы пересесть на электромобили

Чтобы справиться с климатическим кризисом и загрязнением воздуха, люди активно пересаживаются на электромобили. Согласно прогнозам, к 2030 году половина из проданных в мире машин будут электрическими. Но хватит ли запасов никеля, лития и кобальта, чтобы удовлетворить растущий спрос на аккумуляторы, и можно ли добывать эти металлы без вреда для окружающей среды? Plus-one.ru выяснил, как человечество решает эти проблемы.

Как страны переходят на электрокары

В первом квартале 2021 года мировые продажи электромобилей выросли на 140% по сравнению с тем же периодом 2020-го — в основном за счет спроса в ЕС, Китае и США. Переход на электрокары набирает обороты со скоростью, о которой пару лет назад не могли мечтать их самые убежденные сторонники. По данным консалтинговой компании BloombergNEF (BNEF), даже без новых законодательных стимулов половина мировых продаж легковых автомобилей к 2030 году будет приходиться на электрические. По сценарию Международного энергетического агентства, к тому моменту парк электромобилей достигнет 145 млн, что составит 7% от всех машин.

Такое ускоренное развитие рынка электрокаров связано с тремя факторами. Во-первых, уже 15 стран объявили о поэтапном отказе от продаж автомобилей с двигателем внутреннего сгорания — в 2035 году ЕС и вовсе сведет их к нулю. Во-вторых, снижается стоимость батарей: с 2010-го по 2020 год цены на литий-ионные аккумуляторы упали на 89%, а средняя цена составила $137 за кВт·ч. Наконец, расширяется линейка электрокаров. В 2020-м было доступно около 370 моделей электромобилей, что на 40% больше, чем годом ранее. Автопроизводители объявили о планах выпустить еще 450 моделей к 2022 году. С 2035-го американский концерн General Motors будет производить только электрокары, Audi откажется от машин на горючем топливе уже с 2033 года. О подобных планах заявили и другие производители.

Столь амбициозные планы ставят перед человечеством новые проблемы. Во-первых, — как сократить в батареях количество металлов, чья добыча имеет серьезные социальные и экологические последствия. Во-вторых, — как улучшить переработку аккумуляторов, чтобы ценные металлы можно было эффективно повторно использовать.

Экологичный электромобиль, неэкологичная батарейка

Литий — металл не дефицитный, но резкий рост спроса может привести к скачку цен на него. Его запасы на сегодняшний день, по данным BNEF, составляют 21 миллион тонн, их хватает для перехода на электромобили к середине XXI века. Крупнейшие месторождения лития расположены в Чили, Боливии, США, Аргентине, Конго, Китае, Бразилии, Сербии, Австралии и других странах. Но добыча лития наносит ощутимый вред окружающей среде. Чтобы получить тонну лития, нужно переработать 250 тонн руды. Чтобы извлечь из породы литий для производства аккумулятора для одного электрокара, расходуется до 80 тысяч литров дефицитного ресурса — воды.

Добыча кобальта, также необходимого для производства литий-ионных батарей, связана с детским трудом, экологическими нарушениями и коррупцией. По данным Геологической службы США, общемировые запасы кобальта во всех его разновидностях (кроме морских) составляют около 25,5 млн тонн. Две трети мировых запасов добывается в Демократической Республике Конго, в том числе мелкими кустарными производствами. Из 255 тыс. конголезцев, добывающих кобальт, 40 тыс. — дети, среди них есть даже шестилетки. Добыча ведется вручную, а за день труда рабочие получают два доллара. Кроме того, добыча кобальта приводит к невероятно высоким выбросам углекислого газа и диоксида азота и значительному потреблению электроэнергии.

Вот за что мы умираем: детский труд на кобальтовых рудниках ДРК

Из-за скачков цен на кобальт и этических проблем, связанных с его добычей, с 2010-х производители ищут способы сократить объемы «токсичного» металла в батареях. Полный отказ от кобальта часто снижает удельную энергию батареи или подразумевает рост спроса на никель. Последний добывают в Австралии, Канаде, Индонезии, России и на Филиппинах, что наносит ущерб окружающей среде и здоровью. Главным отходом никелевого производства является опасное вещество — диоксид серы, который попадает в атмосферу и превращается в серную кислоту. Заменить никель можно с помощью марганца, цена на который ниже и запасов которого больше — 1,3 млрд тонн на 2020-й. Но изменение химического состава влияет на производительность аккумулятора в долгосрочной перспективе.

Почему перерабатывают так мало аккумуляторов

Переход на электромобили считается одной из мер, которая поможет предотвратить негативные последствия климатических изменений и улучшить качество воздуха в городах.

В то же время ученые предупреждают: растущее число электромобилей может привести к образованию свалок старых аккумуляторов. Исследователи подсчитали, что один миллион электрокаров за срок своей службы произведет 250 тыс. тонн токсичных отходов из аккумуляторов. Избежать этого позволит переработка батарей. Она также позволит уменьшить потребность в добыче ценных металлов.

По данным Европейского парламента, эффективность переработки оценивается примерно в 95% для кобальта и никеля и 80% для меди.

Сегодня перерабатываются незначительные объемы аккумуляторов. В Австралии только 2-3% литий-ионных аккумуляторов собираются и отправляются на переработку, не более 5% — в США и Евросоюзе. Технологии переработки аккумуляторов активнее всего развиваются в Китае, Японии и Южной Корее, то есть в странах, где они производятся. Например, дочерняя компания крупнейшего в мире производителя литий-ионных элементов CATL может перерабатывать в год 120 тыс. тонн батарей. Таких объемов будет достаточно для производства 200 тыс. автомобилей.

Раньше производители аккумуляторов не уделяли должного внимания возможностям вторичной переработки. Вместо этого они стремились снизить затраты и увеличить срок службы аккумулятора и емкость заряда. К тому же технологии переработки пока несовершенны и энергоемки. На типичном заводе по переработке аккумуляторы сначала измельчаются, элементы превращаются в порошкообразную смесь всех используемых материалов. Затем эту смесь разделяют на элементарные составляющие, либо переплавляя (пирометаллургия), либо растворяя в кислоте (гидрометаллургия).

Как наладить переработку

Эффективной переработке батарей сегодня мешает отсутствие маркировки. Литий-ионные аккумуляторы могут иметь разные химический состав и форму. Без маркировки переработчики не могут четко определить структуру устройства, а значит — и метод переработки.

Пока что в мире не накопилось достаточно аккумуляторов, чтобы сделать переработку более эффективной. Для этого нужно, чтобы у миллионов литий-ионных батарей закончился срок службы. Но для этого потребуется время: аккумуляторы стали долговечными и могут прослужить до 20 лет. Никита Зубков, эксперт проекта «Отходы производства и потребления» экологического правового центра «Беллона», отмечает, что отработанный аккумулятор можно реанимировать и впоследствии сделать из него стационарный накопитель. «У возобновляемых источников энергии, ветра и солнца, есть пики генерации. Чтобы их сгладить, можно использовать аккумуляторы от электромобилей по их прямому назначению. Емкость у них упала, но если для автомобиля это критично, то для накопителя — нет», — комментирует эксперт.

В России уже сейчас есть два завода, которые перерабатывают литий-ионные батареи, пока что — в основном от мобильных телефонов. Это «Мегаполисресурс» в Челябинске и «Национальная экологическая компания» в Ярославле. «Помимо этого, в планах госкорпорации „Росатом“ — построить в России семь экотехнопарков до 2024 года. Согласно нацпроекту „Экология“, с 1 марта 2022 года Росатом будет выполнять роль федерального экологического оператора, который должен настроить систему обращения с отходами 1-2 класса опасности. Литий-ионные аккумуляторы — это как раз отходы второго класса», — добавляет Никита Зубков.

Эксперт считает, что стоит больше внимания обратить на логистику, то есть процесс сбора отработавших аккумуляторов. Стимул развитию переработки может придать принцип расширенной ответственности производителя, который обяжет производителей аккумуляторов принимать отработанные устройства и утилизировать их.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.