Essas minas são o ponto fraco da transição para as energias renováveis. Mas uma vez que um pedaço de steel é retirado da terra, ele pode ser reutilizado basicamente para sempre.
Os entusiastas sonham com um mundo em que as novas baterias sejam feitas quase inteiramente a partir de restos de suas antecessoras descartadas.
A China está mais adiantada na tentativa de concretizar essa visão.
Possui mais de 50 fábricas de reciclagem do tamanho da instalação em Nevada, e os recicladores fornecem um décimo do lítio da indústria de baterias chinesa e quase um quinto do seu níquel e cobalto, de acordo com a Benchmark Mineral Intelligence, uma empresa que analisa cadeias de fornecimento de baterias.
Robin Zeng Yuqun, o fundador do maior fabricante de baterias da China, prevê que o país “não terá necessidade” de novos materiais para baterias até 2042 devido à reciclagem.
Globalmente, os recicladores poderão fornecer cerca de um terço do lítio, níquel e cobalto necessários para baterias até 2040, de acordo com a Benchmark Mineral Intelligence.
Nos EUA, a indústria de reciclagem de baterias continua incipiente. Muitos dos rivais da Redwood Supplies estão em dificuldades – especialmente depois que os republicanos revogaram o apoio da period Biden aos veículos elétricos e à fabricação de baterias.
E o processo de reciclagem ainda exige o envio de materiais de volta à Ásia para incorporação em novas baterias.
O objetivo closing dos recicladores americanos é manter todo o processo dentro dos EUA.
Isso permitiria às empresas ganhar mais dinheiro vendendo materiais refinados valiosos aos fabricantes de baterias e daria ao país uma fonte doméstica de materiais para baterias que não envolve minas.
Um cemitério de baterias no deserto
Caminhões cheios de baterias velhas viajam de toda a América do Norte para este campo plano e empoeirado no deserto.
É um bom native para um cemitério de baterias, porque os terrenos nesta parte do país fornecem armazenamento relativamente barato e as condições áridas garantem que as baterias velhas não corroam.
A maioria das baterias de íon-lítio nos EUA é reciclada, e os executivos da Redwood Supplies dizem que sua empresa lida com 90% disso.
Cerca de 60.000 toneladas de lixo circulam pelo deserto a cada ano.
A maior parte é restos de fábricas de baterias, que normalmente deixam cerca de 10% de sua matéria-prima na sala de edição.
Redwood também coleta telefones antigos e outros eletrônicos em lixeiras espalhadas por todo o país.
Os representantes da empresa dizem que gostariam que muito mais do seu negócio viesse das baterias EV, cada uma representando cerca de 2.000 dólares em metais e minerais embalados numa embalagem elegante.
No momento, as baterias EV representam pouco menos de um quarto dos negócios da Redwood.
“Começamos a Redwood quase cedo demais”, disse JB Straubel, que a lançou em 2017 após ser cofundador da Tesla, antecipando a onda de baterias gastas que se seguiria à ascensão dos VEs.
“Vimos a grande oportunidade que surgiria no futuro e agora estamos no meio desse pivô.”
A maior parte das baterias de veículos elétricos que a empresa recicla atualmente são de carros vendidos há cerca de sete anos, quando os veículos elétricos representavam 2% das vendas de carros novos.
Desde então, essa percentagem cresceu para cerca de 9%, pelo que, no futuro, deverá haver muito mais baterias valiosas para reciclar.
À medida que as baterias chegam à fábrica, os trabalhadores as classificam em pilhas com base em seu tamanho, composição química e embalagem.
Mais tarde, eles podem retirar baterias velhas de pilhas diferentes ao tentar obter uma mistura específica de minerais – por exemplo, combinando algumas baterias de veículos elétricos com algumas escovas de dente elétricas velhas e monitores de glicose para diabéticos para obter a receita certa.
Quando os materiais estão prontos para reciclagem, os trabalhadores carregam as baterias de que necessitam num camião e conduzem-nas por uma estrada sinuosa até à fábrica.
Quebrando baterias
Antes que os materiais valiosos das baterias possam ser extraídos, eles devem ser separados dos componentes mais baratos.
Na fábrica de Redwood, um braço de guindaste que lembra uma garra gigante carrega as baterias em uma esteira transportadora, que as deixa cair, uma a uma, em um grande forno que gira lentamente.
As serpentinas de aquecimento elétrico aquecem o ar a várias centenas de graus – quente o suficiente para remover todo o plástico, cola e eletrólitos das baterias. Depois de uma hora, os pedaços restantes de materials semelhante ao carvão são desintegrados num pó chamado “massa negra”, que contém uma mistura valiosa de lítio, níquel, cobalto, manganês e metais mais comuns, como cobre, alumínio e aço.
Em seguida vem o processo de refino. Redwood usa ímãs, peneiras e jatos de ar para separar aço, cobre e alumínio da massa negra em pó. Depois mergulharam o que sobrou numa sopa química de água e ácido sulfúrico.
Os trabalhadores alteram a acidez da solução para retirar o níquel e o cobalto e depois evaporam a água para deixar o lítio. A planta captura e recicla o vapor de água para minimizar o uso de água.
Depois de duas horas, eles separaram cerca de 95% do níquel, cobalto e lítio da bateria unique – mas tudo isso se ligou ao enxofre para formar sulfato de níquel, sulfato de cobalto e sulfato de lítio, que precisam ser mais refinados antes de poderem ser usados em uma nova bateria.
O método de Redwood para decompor baterias é mais fácil na Terra do que minerar novos metais, de acordo com uma análise independente de pesquisadores da Universidade de Stanford, da Universidade da Cidade de Hong Kong e do Kenyon School.
A reciclagem de baterias desta forma reduz as emissões de carbono em 58% e o consumo de água em 72% em comparação com a mineração convencional.
O processo tem suas desvantagens.
Redwood não recicla os materiais mais baratos das baterias.
Em vez disso, durante a fase de aquecimento, os plásticos, eletrólitos e aglutinantes são transformados numa mistura de poluentes atmosféricos que podem causar problemas de saúde e danos ambientais.
Filtros de ar gigantes ajudam a capturar gases nocivos, liberando vapor de água e CO2 como subproduto.
Outras empresas, em vez disso, mergulham as baterias em água e transformam-nas numa massa negra – o que não produz tanta poluição atmosférica, mas utiliza mais água, um bem escasso no deserto, e cria águas residuais contaminadas.
Esse método geralmente pode recuperar plástico, mas não recupera eletrólitos ou os ligantes que mantêm as baterias unidas.
Para reciclar cada parte de cada bateria, incluindo todos os eletrólitos, os trabalhadores teriam que desmontar manualmente cada pacote e criar um processo de reciclagem exclusivo para centenas de designs e produtos químicos diferentes de baterias.
Muito poucos recicladores fazem isso – geralmente em pequenas quantidades para produtos específicos.
“É extremamente difícil de implementar”, disse Chiara Ferrara, professora associada de físico-química na Universidade de Milano-Bicocca, na Itália.
Construindo novas baterias
A Redwood Supplies vende os minerais que separou – o suficiente para fabricar 300.000 baterias EV por ano – a empresas na Ásia que irão refiná-los ainda mais em materiais puros que podem ser transformados em novas baterias.
Mas a Redwood está a expandir-se para dar o próximo passo do processo: transformar minerais recuperados em “materiais activos catódicos”, o materials que constitui o lado positivo de uma bateria de iões de lítio e a maior parte do seu custo whole.
Se a empresa conseguir dominar esta etapa, preencherá um elo perdido na reciclagem de baterias americana.
Em vez de exportar minerais para o estrangeiro, poderia vender materiais catódicos directamente aos fabricantes de baterias dos EUA, criando um fornecimento interno mais sustentável de minerais críticos.
A empresa construiu um prédio de 40 metros de altura para abrigar as máquinas gigantes que estão começando a transformar minerais em materiais ativos catódicos em pequenas quantidades.
“A ambição é ter uma estrutura semelhante à da China”, disse Beatrice Browning, que lidera pesquisas sobre tecnologia de reciclagem de baterias na Benchmark Mineral Intelligence.
A China construiu centros de reciclagem onde fábricas próximas transformam baterias em massa negra, extraem minerais essenciais, refinam-nos em materiais de bateria de alta qualidade e depois montam novas baterias.
Enquanto isso, a Redwood Supplies lançou uma maneira mais direta de reutilizar baterias antigas de veículos elétricos: colocá-las para funcionar alimentando microrredes.
A maioria das baterias de carro que chegam à fábrica estão desgastadas demais para o trabalho pesado de acelerar um veículo até velocidades de rodovia, mas ainda têm vida suficiente para armazenar energia de painéis solares e liberar energia lentamente depois que o sol se põe.
“O uso secundário é óbvio”, disse Zheng Chen, professor de nanoengenharia da Universidade da Califórnia em San Diego. “Você tem muitas baterias velhas que ainda estão boas. É bom usá-las antes de enviá-las para o processo de reciclagem.”
Hoje, este é o único lugar nos EUA onde as baterias ganham uma segunda vida. Num pedaço de deserto de 1 hectare próximo à usina de reciclagem, Redwood conectou 792 baterias de carros antigos a um painel photo voltaic para alimentar um knowledge heart de IA em miniatura.
Funciona 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem conexão à rede elétrica.
Quando uma das baterias velhas finalmente acaba, Redwood a substitui por outra – e leva a célula totalmente gasta para dentro para ser incendiada, desintegrada e dissolvida em uma nova geração de baterias.
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