Istoria pierduta a masinii electrice – si ce ne spune despre viitorul transporturilor

Pentru fiecare epoca marcata de poluare, accidente si aglomeratie, solutia pentru generatia urmatoare in ceea ce priveste transporturile a parut evidenta – si totusi, aceleasi probleme au continuat sa revina. Vehiculul tras de cai- primul mijloc de transport urban In...

Aproape 4 din 10 vehicule comerciale pot trece la electricitate

Aproape 4 din 10 vehicule comerciale, alimentate cu benzina si motorina, pot trece la electricitate, potrivit unei noi cercetari a Geotab. Studiul a descoperit ca dat fiind costul total al investitiei (TCO) care tine cont atat de costurile pentru mentenanta...

De ce condusul unui vehicul electric nu e chiar laudabil din perspectiva morala

In contextul ecologic actual, poate ca o placuta de inmatriculare cu numarul “4THEFUTR” pe un vehicul electric poate parea cool si mai ales un manifest pentru decizia de a nu polua planeta si de a oferi o viata mai buna pe Pamant generatiilor viitoare. Aplaudarea...

Unde se afla SUA pe drumul catre vehiculele electrice?

Au ajuns oare Stale Unite ajuns acolo unde isi doreau sa fie pe drumul catre adoptarea vehiculelor electrice? Nu, insa in mod cert sunt in curs de a schimba aceasta situatie. Dupa decenii intregi de indoieli, producatorii de autoturisme din lume s-au hotarat cu...

In era vehiculelor electrice, bateriile sunt noul petrol

Exact in momentul in care Statele Unite intensifica dezvoltarea vehiculelor electrice, producatorii se confrunta cu cea mai slaba veriga din lantul de distributie – o criza de materiale pentru baterii. De ce conteaza? Acest obstacol pune Statele Unite intr-un...

Explozia cererii de vehicule electrice a dat nastere unei cereri de surse alternative de metale esentiale, precum cobaltul si nichelul.

Putini oameni au beneficiat de sansa lui JB Straubel de a avea un loc in primul rand pentru a asista la ascensiunea vehiculelor electrice.
Inginerul cu vorba blanda este considerat adesea “creierul din spatele Tesla”. Straubel a fost cel care l-a convins pe Elon Musk, la un pranz in 2003, ca vehiculele electrice au un viitor. De atunci a fost director de tehnologie timp de 15 ani, creand primele baterii Tesla, gestionand constructia retelelor sale de statii de incarcare si conducand dezvoltarea Gigafactory din Nevada. Cand a plecat, in 2019, biograful lui Musk, Ashlee Vance, a spus ca Tesla nu a pierdut doar un fondator, ci si “o parte din sufletul sau”.

Straubel ar fi putut sa faca orice in Silicon Valley. In schimb, a ramas la ferma sa din Carson City, Nevada, un oras descris de Mark Twain, ca “un desert inconjurat de munti pustii, acoperiti cu zapada”, fara vreun copac la orizont.
La prima vedere nu este cea mai evidenta locatie pentru Redwood Materials, un start-up pe care Straubel l-a infiintat in 2017, cu o misiune formidabila la limita cu alchimia: aceea de a descompune bateriile aruncate si a le reconstitui intr-o sursa noua de metale necesare pentru vehicule electrice noi.
Obiectivul sau este acela de a rezolva cea mai izbitoare problema a vehiculelor electrice. Desi sunt “zero emisii” atunci cand sunt conduse, procesul de extractie, productie si aruncarea bateriilor poate deveni un dezastru ecologic pentru industrie, mai ales cand aceasta tehnologie va ajunge in mainstream.

“Astazi nu este deloc sustenabila si nici nu exista vreun plan iminent – in caz de orice fel de perturbare – pentru a deveni sustenabila” spune Straubel. “Asta m-a deranjat mereu la Tesla, intr-o masura, si a devenit si mai evident cand am intensificat activitatea” a adaugat el.
Depozitul Redwood este exemplul suprem pentru modul in care gunoiul cuiva poate deveni comoara altcuiva. In fiecare weekend, doua-trei camioane grele aduc aproximativ 60 de tone de telefoane smart vechi, unelte electrice si baterii de trotinete. Echipa lui Straubel, din care fac parte 130 de angajati, separa metalele – nichel, cobalt si litiu – le pulverizeaza si le tratreaza cu substante chimice, in asa fel incat sa poata reintra in lantul de distributie ca si materie prima pentru baterii litiu-ion.

Metalele folosite pentru baterii provin, in general, din Republica Democrata Congo, Australia si Chile, fiind extrase din mine deschise sau evaporate din iazuri desertice.
Dar Straubel este convins ca exista si o alta sursa “masiva, neexploatata”: garajele oamenilor obisnuiti. El estimeaza ca exista aproximativ 1 miliard de baterii folosite in casele din SUA – fie in laptopuri vechi, fie in telefoane mobile – toate continand metale valoroase.
Procesul de descompunere a acestor baterii si de schimbare a destinatiei acestora este cunoscut drept “minerit urban”.

Este o sarcina uriasa sa poti face asta la scara mare: cantitatea de material pentru baterii dintr-un vehicul de ultima generatie este de aproximativ 10.000 de ori mai mare decat cea a unui smartphone, potrivit lui Gene Berdichevsky, director pentru materie prima pentru baterii la startup-ul Sila Nano. El adauga, insa, ca daca este sa ne referim la cantitatea de cobalt folosita la o baterie de masina, aceasta este de 30 de ori mai mica decat la o baterie de telefon, per kilowatt-ora. “Asadar, la fiecare 300 de smartphone-uri colectate, poti avea suficient cobalt pentru o baterie de EV”.
Redwood construieste, de asemenea, si o retea de parteneri industriali, din care face parte si Amazon, producatorul de autobuze electrice Proterra si producatorul e-bike Specialized, de la care isi primeste deseurile. Compania primeste deja deseuri electronice de la Panasonic – care produce celulele pentru baterie la numai 80 de km distanta, la Gigafactory Tesla – si trimite catre aceasta materiale reconvertite.

Straubel pariaza o parte din averea sa de la Tesla ca Redwood poate juca un rol instrumental in aparitia “economiei circulare” – o speranta mare, nascuta in anii 1960, ca societatea poate regandi modul in care sunt proiectate, produse si reciclate bunurile. Conceptul este imbratisat de unele dintre cele mai mari companii din lume, printre care Apple, al carui director executiv a stabilit obiectivul “sa nu trebuiasca sa scoata nimic din pamant pentru a produce noile iPhone-uri”, ca parte a angajamentului sau de a fi neutru din punct de vedere al carbonului pana in 2030.

Calatoria de 32.000 de km a cobaltului

Daca economia circulara prinde radacini, situatia asa cum este ea astazi va parea absurda pentru generatiile viitoare. Cea mai mare sursa de cobalt in acest moment este Congo, o tara de unde se extrage atat in minele industriale mari, cat si manual, folosind instrumente de baza. Apoi cobaltul poate fi expediat catre Finlanda, la cea mai mare rafinarie de cobalt din Europa, dupa care se va indrepta catre China, unde are loc majoritatea productiei de catozi si baterii din lume. De acolo poate fi expediat in SUA sau Europa, unde celulele pentru baterii sunt transformate in pachete, apoi expediate din nou catre liniile de productie auto.

Acestea fiind zise, cobaltul poate calatori peste 32.000 de km de la mina pana la producatorul auto, dupa care un cumparator ii va pune un sticker cu “zero emisii”.
In ciuda acestei realitati, studii independente spun mereu ca vehiculele electrice cauzeaza un rau ecologic mai mic decat omoloagele lor cu ardere interna. Dar e loc mult pentru imbunatatire: Straubel spune ca emisiile automobilelor electrice ar putea fi mai mult decat injumatatite daca bateriile acestora ar fi reciclate permanent.
In luna iulie, Redwood si-a accelerat misiunea, strangand peste 700 de milioane de dolari din partea investitorilor, astfel ca a putut angaja peste 500 de oameni si si-a extins operatiunile. Cu o evaluare de 3.7 miliarde de dolari, compania este acum cel mai valoros grup de reciclare a bateriilor din America de Nord. Anul acesta se asteapta sa proceseze 20.000 de tone de deseuri si a recuperat deja suficient material pentru a construi 45.000 de pachete de acumulatori pentru vehicule electrice.
Sustinatorii spun ca o economie circulara ar putea crea o planeta mai sustenabila si ar putea reduce muntii de deseuri. In 2019, Forumul Economic Mondial estima ca “un lant valoric circular al bateriilor” ar putea reprezenta 30% din reducerile de emisii necesare pentru a raspunde targeturilor stabilite in cadrul Acordului de la Paris si ar putea “crea 10 milioane de joburi sigure si sustenabile in lume” pana in 2030.

Kristina Church, director pentru solutii sustenabile la Lombard Odier Investment Managers, spune ca transporturile sunt “esentiale” in crearea unei economii circulare, nu numai pentru ca reprezinta 1/6 din emisiile globale de CO2, dar si pentru ca se intersecteaza cu mineritul si reteaua de energie.
“Pentru ca lumea sa atinga un nivel zero net – pana in 2050 – nu se poate doar cu eficienta resurselor, cu trecerea la vehicule electrice si cu energia curata; tot va exista un decalaj” spune Kunal Sinha, director de reciclare pentru cupru si electronice la Glencore. “Acest decalaj poate fi redus prin economia circulara, schimband modul in care consumam, in care reutilizam si in care reciclam diverse lucruri”.
“Reciclarea are un rol. Nu numai ca ofera surse suplimentare pentru a acoperi cererea, dar poare reduce si emisiile”.

Consecinte neprevazute

Desi astazi tine de o nisa, mineritul urban va deveni popular in cursul acestui deceniu, dat fiind sprijinul politic amplu acordat vehiculelor electrice, dar si politicile de solutionare a schimbarii climatice.
Jennifer Granholm, ministrul Energiei in SUA, a cerut „un angajament national” pentru construirea unui lant de aprovizionare intern pentru baterii pe baza de litiu.
Aceasta masura face parte din obiectivul administratiei Biden de a atinge pragul de 100% electricitate curata pana in 2035 si nivelul zero de emisii nete pana in 2050.

Granholm a mai spus ca piata globala a tehnologiilor de energie curata va valora 23 de miliarde de dolari pana la sfarsitul acestui deceniu si a avertizat ca SUA risca „sa vina inarmata cu un cutit intr-un razboi cu arme de foc”, in situatia in care tarile rivale, in special China, isi amplifica investitiile.
In Europa, autoritatile subliniaza preocuparile legate de mediu si cele sociale: un exemplu este amenintarea iminenta a pierderii locurilor de munca in Germania, daca producatorii de automobile inceteaza sa produca motoare cu ardere. In acelasi timp, insa, Beijingul subventioneaza sectorul pentru a impulsiona vanzarile de vehicule electrice cu 24% in fiecare an pana la finele deceniului, potrivit McKinsey.

Acest sprijin ar putea avea, totusi, si consecinte neprevazute.
Deficitul de semiconductori de anul acesta a demonstrat vulnerabilitatea lantului de aprovizionare auto „just-in-time”, pierderile globale fiind estimate la peste 110 miliarde de dolari.
Deficitul de cipuri este un vestitor al unei probleme mult mai mari, ce ar putea fi cauzata de blocajele de nichel, cobalt si litiu, pentru ca fiecare producator de automobile vrea sa-si electrizeze portofoliul de vehicule.
Anul trecut vanzarile de masini electrice au reprezentat doar 4% din totalul global. Se preconizeaza ca aceasta cifra va ajunge la 34% in 2030 si apoi va creste la 70% un deceniu mai tarziu, potrivit BloombergNEF.
„Va fi o lupta in masa pentru aceste materiale”, spune Paul Anderson, profesor la Universitatea din Birmingham. „Toata lumea se panicheaza cu privire la modul in care si-ar putea introduce propria tehnologie pe piata si nu se acorda destula atentie reciclarii”.
Monica Varman, investitor in tehnologie curata la G2 Venture Partners, estimeaza ca cererea de metale pentru baterii va depasi oferta in 2-3 ani, ceea ce va duce la o „criza” ce va dura o jumatate de deceniu, timp in care piata va reactiona prin reproiectarea bateriilor cu materiale sustenabile.
Materialele reciclate ar putea contribui la reducerea problemelor legate de aprovizionare, insa analistii cred ca nu vor fi suficiente decat pentru a acoperi cel mult 20% din cerere in urmatorul deceniu.
Pana in acest moment, in afara de Redwood, au aparut doar o mana de start-up-uri care sa aiba ca scop solutionarea provocarii legate de reconstituirea materialelor aruncate.
Unul dintre aceste startup-uri este Li-Cycle, cu sediul in Toronto si fondat in 2016, care la inceputul acestui an a strans peste 600 de milioane de dolari intr-o fuziune cu o societate de achizitii cu scop special.

Li-Cycle are deja parteneriate cu 14 companii din domeniul auto si al bateriilor, inclusiv Ultium, un joint venture intre General Motors si LG Chem.
Tim Johnston, presedintele Li-Cycle, spune ca planul grupului este acela de a crea facilitati pe care le numeste „spite” in America de Nord, unde va colecta bateriile uzate si le va transforma in „masa neagra” – litiu, nichel, cobalt si grafit sub forma de pulbere. Apoi, va construi hub-uri mai mari, unde poate reprocesa peste 95% din substanta in material de calitate pentru baterii.

Fara un minerit urban la scara mare, Johnston isi face griji ca urmatoarele perioade de deficit vor semana cu embargo-ul petrolier arab din 1973, cand preturile la petrolul din America au crescut de patru ori in patru luni, impunand ceea ce departamentul american de stat a descris ca fiind “provocari structurale pentru stabilitatea economiilor nationale”.
“Petrolul poate fi relativ rapid regasit – nu dureaza atat de mult sa sapi un put si sa incepi sa pompezi petrolul”, spune Johnston. „Dar daca te uiti la timpul necesar pentru a dezvolta un asset pentru litiu, cobalt sau nichel, ai nevoie de cel putin cinci ani”. Asadar nu doar ca exista riscul de a avea acelasi gen de implicatii ca embargoul petrolier, dar efectele pot fi prelungite, spune el.

Complicatii de design

Dincolo de inlesnirea situatiei legate de constrangerile de aprovizionare si de ajutorul acordat mediului, mineritul urban s-ar putea dovedi, de asemenea, si mai ieftin. Un studiu efectuat in China in 2018 cu privire la reciclarea aurului si cuprului de la televizoarele aruncate a constatat ca procesul a fost de 13 ori mai economic decat mineritul virgin.
Potrivit lui Straubel, concentratia de material valoros este considerabil mai mare in bateriile existente fata de materialele extrase prin minerit.
„La roci, minereuri sau ape sarate, sunt concentratii foarte mici din aceste materiale esentiale”, spune el. „Incepem cu ceva care are deja o concentratie destul de mare si care are, de asemenea, toate materialele interesante in locul potrivit. Asadar, chiar este un pas urias inainte in ceea ce priveste problema mineritului”.

Litiul superior care se gaseste astazi in mine, contine doar 2 – 2,5% oxid de litiu, in timp ce in cazul mineritului urban concentratia este de 4-5 ori mai mare decat aceasta, a adaugat Johnston de la Li-Cycle.
Cu toate acestea, procesul de extragere a materialelor valoroase din produsele aruncate este complicat de designul acestor produse, care nu tine cont de finalul ciclului de viata. „Astazi, parametrii de design se refera la asamblare rapida, cost, calitate, potrivire si finisare”, spune Ed Boyd, seful grupului de design la compania de calculatoare Dell. Unele produse se dezasambleaza in 20 sau 30 de minute, fiind deci atat de laborioase incat devin complet nepractice.
Echipa sa analizeaza acum moduri de a reduce „drastic” numarul de materiale folosite si posibilitatea ca materialele sa fie scoase in mai putin de un minut. „Nu e atat de greu sa facem asta. Doar ca pana acum nu am avut dezasamblarea ca parametru de design”, spune el.

“O sarcina monumentala”

Desi sunt putini cei care resping direct economia circulara, exista destui sceptici care se indoiesc ca aceste procese pot fi extinse suficient de rapid pentru a satisface cererea aproape exponentiala de tehnologii pentru energie curata in urmatorul deceniu.
„Reciclarea suna foarte sexy”, spune Julian Treger, director executiv al companiei miniere Anglo Pacific. „Dar, in cele din urma, este ca topirea si rafinarea. Este o procesare cu valoare adaugata care nu are, in general, marje uriase”.

Brian Menell, fondatorul TechMet, o companie care investeste in exploatarea, procesarea si reciclarea metalelor tehnologice si este partial detinuta de guvernul SUA, o numeste „o sarcina monumentala”. „Peste 10 ani, o industrie de reciclare a bateriilor litiu-ion, complet optimizata, va furniza probabil 25% din necesarul de metale pentru bateriile care vor ajunge in industria vehiculelor electrice”, spune el. „Asadar, va fi un contribuitor, dar nu este o solutie.”

Adevaratul volum s-ar putea crea atunci cand industria va recicla mai multe baterii de vehiculele electrice. Dar acestea au o durata medie de viata de 15 ani, asa ca primul val de baterii nu va ajunge la sfarsitul vietii si nu va fi deci disponibil pentru reciclare ceva timp de-acum incolo. Acest calendar prelungit ar putea fi suficient pentru ca tehnologiile sa se dezvolte, dar creeaza si riscuri.
Varman, de la G2 Ventures, spune ca procesele de reciclare dezvoltate acum, pentru bateriile actuale, risca sa fie redundante daca evolutiile in materie de chimie vor fi rapide.
Chiar si accesul constant la bateriile auto aruncate ar putea fi o provocare, pentru ca masinile mai vechi sunt adesea exportate spre reutilizare in tarile in curs de dezvoltare, atentioneaza Hans Eric Melin, fondatorul companiei de consultanta Circular Energy Storage.

Melin a descoperit ca aproape o cincime din cele aproximativ 400.000 de masini electrice Nissan Leaf produse pana la finele lui 2018 sunt inmatriculate acum in Ucraina, Rusia, Iordania, Noua Zeelanda si Sri Lanka, locuri in care e mai greu sa obtii bateriile la finele ciclului de viata.
Berdichevsky de la Sila Nano spune ca scopul sau este acela de a produce baterii EV care sa dureze 30 de ani. Daca acest deziderat va fi atins, costurile vor scadea, vehiculele electrice devenind astfel mai accesibile. „In viitor vom inlocui masina, dar nu si bateria; sunt foarte increzator in asta”, spune el. „Nici macar nu am intrat in era bateriilor, cand vine vorba despre tot ce putem face pentru longevitate si reciclare”.

Sursa: https://www.ft.com/content/e88e00e3-0a0c-469a-986b-1ffda60b6aee