Проект Центра переработки возобновляемых ресурсов TCC DAKA / KPF

Батарея электроскутера служит около пяти лет, обеспечивая ежедневные поездки. Однако, когда состояние здоровья батареи падает ниже 70%, большинство людей рассматривают ее как обычный мусор. Промышленность же видит в ней кладезь критически важных минералов. В данный момент израсходованная батарея перестает быть просто автомобильным компонентом и становится частью грандиозного промышленного перехода.

По мере ускорения внедрения электромобилей в стране судьба этих батарей определит, станет ли Индия самодостаточным производителем или заменит зависимость от импорта сырой нефти зависимостью от импорта критических минералов. Индия ставит целью достичь продаж 30 миллионов электромобилей к 2032 году. По оценкам NITI Aayog, к концу десятилетия в Индии образуется примерно 128 ГВтч отходов батарей, причем сегмент электромобилей составляет почти половину этого объема. Таким образом, то, что выглядит как отходы, на самом деле является концентрированной городской шахтой.

Литий-ионные батареи, находящиеся в конце срока службы, содержат все необходимые материалы для создания следующего поколения систем хранения энергии. Прогнозируемые 128 ГВтч отходов потенциально могут дать колоссальные 17 500 тонн лития, 22 600 тонн никеля, 2 600 тонн кобальта и 141 800 тонн графита.

Для страны с ограниченными внутренними запасами добыча этих минералов является макроэкономической необходимостью. Согласно отчету Rocky Mountain Institute, круговая экономика батарей представляет собой рыночную возможность в размере 9 миллиардов долларов для Индии. К 2050 году надежная внутренняя инфраструктура переработки могла бы удовлетворить внутренние потребности страны в литии, никеле и кобальте более чем на 40%, защищая производство от волатильности мировых сырьевых рынков.

Извлечение критических минералов гораздо сложнее, чем просто демонтаж батареи. Каждая батарейная батарея отличается по химии, конструкции, физическому состоянию и остаточному заряду, что делает безопасное обращение первой инженерной задачей. После контролируемого разряда батареи механически разбирают и измельчают в контролируемой среде для отделения пластика, медной и алюминиевой фольги.

Результат процесса измельчения — темный тонкий порошок, известный как «черное вещество» (black mass), который содержит концентрированные активные металлы, движущие энергетический переход. Передовые методы очистки позволяют извлекать литий, никель, кобальт и графит в виде металла или солей с эффективностью восстановления более 90%. В конечном итоге металлы в батарейных блоках остаются металлами и могут трансформироваться в различные формы этих металлов. Очищенные металлы могут повторно использоваться в различных производственных потоках, включая батареи, посредством переработки.

Реальная экономическая ценность заключается в переработке черного вещества в металлы или соли, которые может использовать промышленность, а не в производстве самого черного вещества. До недавнего времени черное вещество в основном экспортировалось, что фактически переводило значительную ценность за границу. Внутренняя переработка сохраняет ценность в собственной производственной экосистеме страны и укрепляет отрасли производства батарей, химическую промышленность и производство передовых материалов.

Эксплуатация перерабатывающего предприятия демонстрирует, что одного только металлургического подхода недостаточно для коммерческого успеха; важен также дизайн процесса. Технологии с несколькими стадиями химического извлечения увеличивают потребление реагентов, генерацию отходов и операционные расходы. Поскольку фосфат железа лития (LFP) становится предпочтительной химией, коммерчески жизнеспособная переработка будет зависеть от технологий, не привязанных к конкретной химии, которые снижают сложность процесса при эффективной работе в масштабе.

Несмотря на технический успех в восстановлении критических минералов, батареи LFP представляют собой коммерческую проблему. В отличие от премиальных никель-марганцево-кобальтовых (NMC) батарей, насыщенных высокоценными металлами, батареи LFP не содержат никеля и кобальта. Хотя литий, железо и фосфор могут быть извлечены, сегодняшние цены на сырье не покрывают затраты на обработку. Наука переработки обоснована, но экономика может быть суровой. Если оставить это полностью на волю свободного рынка, переработчики естественным образом будут выбирать NMC батареи и отказываться от LFP, что приведет к образованию гор необработанных токсичных отходов.

Чтобы спасти пакеты LFP от превращения в обесцененный актив, отрасли необходимы гранты на покрытие разрыва в жизнеспособности (Viability Gap Funding, VGF) или дифференцированные стимулы, специфичные для химии, чтобы сделать обработку низкоценных химических составов финансово устойчивой.

Обеспечение сырьем является огромным препятствием. Приблизительно 70% – 90% отходов батарей Индии исчезают в нерегулируемом неформальном секторе, где небезопасная добыча вызывает экологический ущерб и огромные потери материала. Правила по управлению отходами батарей (Battery Waste Management Rules, BWMR) 2022 года своевременно ввели расширенную ответственность производителя (Extended Producer Responsibility, EPR), чтобы направить отходы к переработчикам, однако соблюдение этих правил остается критически важным. Обеспечение прослеживаемости на протяжении всего жизненного цикла батареи до ее вывода из эксплуатации может гарантировать, что батареи останутся в рамках формальной циклической экономики.

В конечном счете, преобразование отходов батарей в стратегические ресурсы является определяющим промышленным вызовом эры электрической мобильности. Батареи являются источником сырья, которое лежит в основе перехода Индии к чистой энергетике и ее промышленной конкурентоспособности. Масштабируя передовую очистку, поддерживая экономически сложные химические составы, такие как LFP, и усиливая соблюдение EPR и прослеживаемость батарей, переработка батарей превратится в стратегическую промышленную возможность.