När du köper via affiliate-länkar på vår webbplats kan vi få en provision utan extra kostnad för dig. Läs mer om 
Vid sidan av den mänskliga tragedin i samband med brokollapsen i Baltimore finns det en framväxande miljöfråga.
Det lastfartyg som träffade en av Francis Scott Key-brons bropelare var lastat med 764 ton farligt material, inklusive frätande vätskor och litiumjonbatterier.
Räddningstjänsten noterade en “glans” från vattnet, och enligt Washington Post försöker utredarna nu ta reda på vilka kort- och långsiktiga effekter olyckan har på de lokala vattenvägarna.
Även om brokollapsen i Baltimore är en händelse som fortfarande utreds är det en påminnelse om de risker som litiumjonbatterier utgör för vår miljö i en värld som ofta behandlar dem som engångsartiklar.
Det finns motstridiga uppgifter om hur stor andel av batterierna som återvinns när de är förbrukade – 5% är den drastiska siffra som ibland anges, även om det verkar vara en äldre siffra som cirkulerat i mer än ett decennium och inte tar hänsyn till ökad vaksamhet kring återvinning eller den industri som har vuxit fram för att fånga värdet från förbrukade batterier.
Techopedia har träffat experter inom återvinning av litiumbatterier och inom sektorn för hållbar förvaltning för att förstå vilka hot litiumbatterier utgör och vad som händer för att förbättra återvinningsprocesserna för litiumbatterier.
Viktiga slutsatser om litiumbatterier och deras miljöpåverkan
- Det finns en massiv global avfallskris för litiumjonbatterier, och endast en liten andel av batterierna återvinns.
- Litiumbatterier, som vanligtvis hamnar på soptippar, är ett hot mot miljön och kan förorena mark, luft och vattenresurser.
- Ledande företag inom sektorn talar med Techopedia om det akuta behovet av hållbar återvinning, ny teknik och innovation.
- Att bygga cirkulära ekonomier och möta komplexa regelverk är topprioriteringar för ledarna.
- Visa fullständig lista
Den globala återvinningen av litiumbatterier och dess effekter
Sektorn för litiumbatterier står inför flera paradoxer. Samtidigt som sektorn lovar att tillhandahålla rena energiresurser för den globala gröna energiomställningen går det inte att komma ifrån att utvinningen av litium och tillverkningen av batterier i hög grad bidrar till koldioxidutsläpp och energianvändning.
Institutet för energiforskning förklarar att avfallshantering av batterier är ett hot mot miljön.
“Om batteriet hamnar på en soptipp kan dess celler frigöra gifter, inklusive tungmetaller, som kan läcka ut i marken och grundvattnet.”
CAS, en avdelning inom American Chemical Society, uppskattade 2022 att 8 miljoner ton litiumjonavfall hamnade på soptippen varje år.
Techopedia talade med Elliott Ethridge, Vice President för Global Sales på Ecobat, ett ledande globalt företag för återvinning av litiumbatterier som nyligen gick samman med VW för att återvinna litiumbatterier i sina anläggningar, om problemet.
“Litiumjonbatterier innehåller ofta nickel, kobolt och mangan, som kan vara giftiga om de inte hanteras på rätt sätt. Vid deponering kan dessa metaller sippra ut och så småningom påverka vattenförsörjningen och lokala ekosystem.”
Ethridge förklarade att den potentiella energi som lagras i dessa batterier kan leda till bränder om de inte hanteras på rätt sätt
“Därför är det mycket viktigt att dessa batterier återvinns och återanvänds på rätt sätt och med rätt expertis. Detta säkerställer minimal påverkan på miljön och ger möjlighet att återanvända dessa ändliga metaller i batteritillämpningar.”
François-Michel Colomar, chef för externa relationer på Adionics – ett cleantech-företag som specialiserar sig på direkt utvinning av litium i vätskeform och återvinning av batterier – talade också med Techopedia.
“Återvinning av litiumbatterier gör att vi kan begränsa och till och med eliminera toxicitetsrisken”, säger Colomar.
“Återvinning kommer också att öppna dörren för ‘urban mining’ och därmed bromsa utarmningen av resurser, minska koldioxidavtrycket och minska kostnaderna för transport av till exempel råmaterial från gruvländer.”
Brister och luckor, möjligheter och innovation
I Research and Markets rapport Lithium-ion Battery Market: Trends, Opportunities, and Competitive Analysis to 2030 framgår att litiumjonbatteribranschen befinner sig i ett betydande uppsving. Branschen förväntas öka till uppskattningsvis 340,4 miljarder dollar år 2030, en tillväxt som kompletteras av en imponerande genomsnittlig årlig tillväxttakt (CAGR) på 17,6% mellan 2024-2030.
Litiumjonbatterier drivs av ny teknik, nya enheter, Internet of Things, projekt för batterilagring och efterfrågan på elbilar och är en “central pelare i det moderna energilandskapet”, enligt rapportens slutsats.
Men trots den massiva marknadstillväxten upplever branschen fortfarande stora luckor och underskott kopplade till hållbarhet, ansvarsfull gruvdrift och återvinning.
Vi frågade Ethridge från Ecobat vilka de viktigaste möjligheterna och utmaningarna i samband med återvinning av litiumbatterier är.
“Variabler som kemi, formfaktor och hälsotillstånd bidrar alla till de tekniska utmaningar som är förknippade med hantering, lagring och återvinning av ett batteri.”
“Dessutom kommer lokala, federala och regionala myndighetsbestämmelser att påverka hur ett batteri måste återvinnas”, säger Ethridge. “Slutligen kommer marknadskrafterna att påverka lönsamheten i återvinningen.”
“Återvinningsföretagen måste vara väl insatta i regelverket, ha kemi- och formfaktoroberoende återvinningsprocesser och kunna skala upp i lämplig takt för att upprätthålla en hållbar långsiktig affärsmodell.”
Teknik som ökar effektiviteten i återvinningsprocesserna för batterier kan ge många fördelar.
Colomar från Adionics förklarade att företaget vill positionera sig på marknaden för återvinning av batterier med hjälp av sin befintliga teknik, som är utformad för att utvinna litium från naturlig saltlösning (lägre CO2-avtryck jämfört med gruvor i hårt berg), men också bidra till den cirkulära ekonomin.
Colomar förklarar att denna teknik skulle minska belastningen på resurserna från litiumtriangeln, minska beroendet för länder utan råmaterial genom att möjliggöra återanvändning av litium från förbrukade batterier, och driva positiva effekter för miljön.
“Utmaningarna är att utveckla en teknik som möjliggör högsta möjliga återvinning av litium med bästa möjliga kvalitet så att litiumet direkt kan återanvändas för tillverkning av nya batterier.”
Colomar höll med om att nuvarande lagar och regler också är en stor utmaning.
“De rättsliga och politiska ramarna är viktiga, till exempel i Europa, där regler som främjar återvinning, spårbarhet av råmaterial och ett begränsat CO2-avtryck kommer att uppmuntra branschens ansträngningar och investeringar.”
Utvecklingen av litiumbatteritekniken
Litiumjonbatterier är en väletablerad global teknik, men batteriernas design, teknik och komponenter utvecklas och förbättras ständigt. Under de senaste åren har företag och forskare tagit litiumbatteritekniken till nya nivåer för att förbättra effektivitet, prestanda, hållbarhet och livscykel.
Från snabbladdande litium-svavelbatterier med hög densitet till batterier som möjliggör 100% återvinning av aluminium och 98% återvinning av litium, eller NASA:s solid-state-batterier, som ersätter litium och kan fördubbla eller till och med tredubbla energiproduktionen, håller den moderna batterisektorn fortfarande på att ta sin slutliga form med ny teknik som växer fram.
Ethridge sa att företag i hela värdekedjan strävar efter att förbättra säkerheten och hållbarheten för dessa batterimaterial.
“Rederier investerar i specialiserade fraktcontainrar utrustade med brandsläckningsteknik. Cell- och paketkonstruktörer utforskar nya designarkitekturer som gör det möjligt att diagnostisera och byta ut enskilda moduler.
“Metoderna för metallåtervinning optimeras både på black mass- och hydro met-nivå. Och nya, mer hållbara batterikemier utforskas ständigt.”
Den teknik som de främsta företagen inom batteriåtervinning utvecklar
Steve Cotton, VD för Aqua Metals – det börsnoterade företaget (Nasdaq: AQMS) som specialiserar sig på sluten metallåtervinning för att producera världens renaste metaller – talade med Techopedia om sin vision för batteriåtervinning.
“Miljöhotet från uttjänta litiumjonbatterier är betydande men kan hanteras.”
“De förväntade 6,5 miljoner ton batterier som blir tillgängliga för återvinning mellan 2025 och 2030 belyser det akuta behovet av hållbara återvinningsmetoder”, säger Cotton.
“Deponering är inte ett hållbart alternativ på grund av brandrisken och förlusten av värdefulla material som kan återvinnas och återföras till leveranskedjan, vilket minskar behovet av utvinning av nya råmaterial.”
Cotton säger att Aqua Metals nu fokuserar på att utveckla och implementera återvinningsteknik som inte bara minskar miljöriskerna utan också stöder en cirkulär ekonomi för kritiska batterimaterial.
“Återvinning av litiumjonbatterier innebär betydande möjligheter och utmaningar. Enligt det amerikanska energidepartementet skulle återvinning kunna tillgodose en tredjedel av landets behov av katodmaterial till 2030, och erbjuda ett snabbare och mer hållbart alternativ till ny gruvdrift och potentiellt integreras med batteritillverkningsprocesser.”
Cotton menade dock att de dominerande återvinningsmetoderna, inklusive pyrometallurgi och hydrometallurgi, utgör miljö- och säkerhetsproblem på grund av deras avfallsproduktion och föroreningar.
“Hydrometallurgi kan till exempel generera mellan 1,65 och 2,4 ton natriumsulfatavfall per ton återvunnen batterimassa, vilket understryker behovet av renare återvinningstekniker”, säger Cotton.
Cotton förklarade att deras teknik har ett annorlunda tillvägagångssätt: det är en eldriven, vattenbaserad processteknik som kan minimera föroreningar vid återvinning och minska riskerna i samband med traditionella återvinningsmetoder.
“Innovativa projekt som tar upp lösningar för uttjänta litiumbatterier är på uppgång. För att öka effektiviteten och hållbarheten i återvinningen av litiumbatterier krävs betydande framsteg för att ta itu med nuvarande avfalls- och utsläppsproblem.”
Möter efterfrågan på återvinningsmarknaden
Samtidigt som Ecobat utnyttjar de möjligheter som återvinning av batterier innebär och arbetar för att öppna sina nya anläggningar i Hettstedt, Tyskland, Casa Grande, Arizona, och en tredje anläggning som planeras i Darlaston, Storbritannien, säger Ethridge att efterfrågan på material till litiumbatterier fortsätter att öka.
“Marknaden kommer att kräva en konsekvent utveckling av förmågan att tillverka, transportera, optimera och slutligen återvinna dessa batterier på ett cirkulärt sätt. Samarbete vid varje punkt längs värdekedjan kommer att vara avgörande.”
Ethridge tillade att denna evolution och utvecklingen av en cirkulär värdekedja också kräver fortsatt utbildning om farliga material eftersom lagstiftare och regeringar försöker hitta rättvisa och balanserade sätt att reglera marknaden för hållbar framgång.
Colomar från Adionics berättade för Techopedia att företaget nu arbetar med en anpassning av sin teknik som gör det möjligt för dem att återvinna litium före alla andra metaller som finns i batteriet.
“Detta kommer att göra det möjligt för oss att öka mängden återvunnet litium (idag kan en del litium gå förlorat under processen för återvinning av varje metall, nickel, kobolt, m.m.).”
Colomar förklarade att denna innovation kommer att öka renheten hos det återvunna litiumet, leda till en minskad efterfrågan på efterbearbetning (raffinering) och bidra till att få fram batteriklassade produkter som kan användas för batteritillverkning igen.
“Idag återvinns litium inte direkt i den batterikvalitet som krävs för Gigafactories som tillverkar litiumbatterier; därför används litium antingen för andra applikationer eller behöver ett extra steg av rening (mer energi, högre CO2-fotavtryck)”
Slutsatsen om framtiden för litiumbatterier
Boomen för litiumjonbatterier innebär både möjligheter och utmaningar. Samtidigt som batterier är avgörande för rena energilösningar och den globala övergången till grön energi, innebär deras produktion och slutanvändning allvarliga miljökonsekvenser.
Miljontals ton hamnar på soptippar och kan läcka gifter, men företagen i sektorn fortsätter att göra framsteg och undersöka ny teknik som kan driva på och upprätthålla en cirkulär ekonomi. Dessutom förklarar experter fördelarna med statliga incitament och komplexiteten i regleringar.
Från elbilar till datorer och smarta enheter – framtidens teknik, som är beroende av litiumbatterier, måste ta itu med de återvinnings- och miljöutmaningar som batterier innebär om de planerar att bygga en hållbar morgondag.
