Ngành công nghiệp xe điện (EV) có đang che giấu một số bí mật "bẩn thỉu" rất thực đằng sau những bằng chứng "xanh" bề ngoài của mình không? Hãy phân tích nghịch lý này.
Ngành công nghiệp xe điện (EV) có đang che giấu một số bí mật "bẩn" thực sự đằng sau danh tiếng "xanh" bên ngoài của mình không? Hãy cùng mổ xẻ nghịch lý này.
Xe điện (EV) thường được ca ngợi là một giải pháp toàn diện để chống lại vấn đề biến đổi khí hậu. Bằng cách loại bỏ động cơ đốt trong “bẩn” và gây ô nhiễm, các phương tiện di chuyển hoàn toàn bằng điện này, theo như tuyên bố, là chìa khóa cho một tương lai xanh hơn và bền vững hơn.
Nhưng, điều này có thực sự đúng không?
Để trả lời câu hỏi này, hãy cùng xem xét kỹ càng tính xác thực của "chứng nhận xanh" của xe điện.
Có một số lợi ích môi trường thực sự từ xe điện (EV) trên lý thuyết, nhưng thực tế, không có gì là “miễn phí”; chúng có thể không “sạch” như vậy sau cùng.
Một nghịch lý, nếu bạn muốn.
Xe điện (EVs), giống như bất kỳ sản phẩm sản xuất nào, cần nguyên liệu thô để sản xuất, và một số nguyên liệu này đi kèm với những chi phí môi trường tiềm tàng rất nghiêm trọng.
Một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất là lithium. Hình thành cực dương của hầu hếtpin lithium-ion, một số cách thức khai thác lithium có thể không thân thiện với môi trường.
Nguồn: Peter Miller/Flickr
Một kim loại kiềm, lithium đã chứng kiến sự gia tăng nhu cầu đáng kể trong vài thập kỷ qua.
Đây là một phần kết quả của sự gia tăng nhu cầu đối với xe điện (EVs), nhưng cũng do thực tế rằng lithium được sử dụng trong pin của nhiều thiết bị điện tử, chẳng hạn như điện thoại thông minh và máy tính xách tay. Lithium cũng là một nguyên liệu thô quan trọng trong sản xuất thủy tinh và gốm sứ.
Và việc sử dụng nó đã tăng tốc theo thời gian. Theo một số nguồn tin, từ năm 2008 đến 2018, sản lượng lithium hàng năm đã tăng lên.từ 25.400 đến 85.000 tấn
Ngoài việc sản xuất pin Li-ion (chúng tôi sẽ dành một phần riêng cho vấn đề này sau), các tác động môi trường khác bao gồm loại động cơ được sử dụng trong xe điện. Tùy theo mẫu xe, các động cơ này hoặc sẽ là nam châm vĩnh cửu hoặc động cơ cảm ứng.
Các loại vật liệu trên thường được làm từ kim loại đất hiếm, đòi hỏi các quy trình khai thác và tinh chế tiêu tốn nhiều năng lượng. Việc khai thác những vật liệu này cũng có thể dẫn đến việc phát tán các sản phẩm phụ độc hại mà, ở các quốc gia có thực hành môi trường kém, có thể gây hại nghiêm trọng cho môi trường.
Một tác động môi trường khác của xe điện (EV) là phương pháp mà điện năng dùng để cung cấp năng lượng cho chúng được lấy từ đâu. Đối với nhiều quốc gia, điều này vẫn bao gồm một lượng lớn các nhà máy điện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch.
Ngoài việc phát thải khí carbon dioxide, quá trình đốt cháy các nhiên liệu dựa trên carbon còn thải ra các khí độc hại khác, bao gồm oxit lưu huỳnh và oxit nitơ, cũng như các hạt bụi. Điều này có thể dẫn đến các tác động môi trường thứ cấp như mưa axit và có thể gây ra các vấn đề về hô hấp nếu các hạt bụi đạt tới một ngưỡng nhất định.
Các phương tiện sử dụng điện (EV), giống như các phương tiện sử dụng động cơ đốt trong, cũng thải ra các hạt bụi từ hệ thống phanh của chúng. Những hạt bụi này, được gọi là “hạt bụi không phát thải từ ống xả (PM)”, cũng có thể góp phần gây ra các bệnh về đường hô hấp ở các khu vực đông dân cư như thành phố.
Và những tác động của điều này có thể đáng kể. Theo một số thống kê, dạng PM này có thể là nguyên nhân gây ra hàng nghìn ca tử vong sớm chỉ riêng tại Vương quốc Anh. Cần lưu ý rằng những loại thống kê này hiếm khi phân biệt giữa nguồn gốc của PM, và bao gồm nhiều nguồn khác nhau bao gồm cả phương tiện chạy bằng điện (EV) và phương tiện sử dụng động cơ đốt trong thông thường.
Thật thú vị, amiăng từng được sử dụng làm má phanh trong nhiều phương tiện, nhưng kể từ đó đã bị cấm ở nhiều quốc gia trên thế giới. Nhưng chúng ta hãy trở lại vấn đề.
Mặc dù thường được coi là một nguồn góp phần nhỏ hơn so với xe động cơ đốt trong (ICEs), xe điện (EVs) vẫn cần có hệ thống phanh ma sát để hoạt động an toàn. Hệ thống phanh tái tạo có thể được sử dụng để giảm thiểu vấn đề tạo ra hạt bụi mịn (PM) khi phanh, nhưng cuối cùng để dừng bất kỳ phương tiện nào, có khả năng cần thiết một hình thức phanh dựa trên ma sát.
Vì lý do này, một yếu tố được gọi là "hiệu ứng hồi phát" có thể xảy ra. Khi xe điện (EV) trở nên phổ biến hơn theo thời gian, chúng được chính quyền khuyến khích, chi phí của chúng giảm dần theo thời gian, và nhiều người sẽ được khuyến khích sử dụng chúng.
Nguồn: sagesolar/Flickr
Kết quả, theo lập luận, là chúng ta sẽ thấy nhiều xe hơn trên đường, mặc dù vì chúng thải ra ít hạt bụi mịn (PM) hơn tổng thể, điều này có thể là một lợi ích. Vấn đề với các hạt bụi mịn cũng có thể được giảm nhẹ, đối với tất cả các loại phương tiện, nhờ vào những tiến bộ đang được thực hiện trong...hệ thống phanh không ma sát .(hệ thống phanh dòng điện xoáy), mặc dù những hệ thống này có thể còn một vài năm nữa mới có thể khả dụng thương mại.
Pin lithium-ionPin Li-ion, viết tắt của Lithium-ion, là một trong những nguồn cung cấp năng lượng di động phổ biến nhất trên thế giới hiện nay. Bạn có thể tìm thấy chúng trong điện thoại di động, máy tính xách tay, công cụ điện, và tất nhiên, trong xe điện. Nguyên nhân của việc này rất đa dạng, nhưng nói ngắn gọn, công nghệ này đáng tin cậy, ít yêu cầu bảo trì, có tuổi thọ tương đối dài, có thể sạc nhanh chóng, và thường an toàn, dễ sử dụng.
Tất cả các thuộc tính tuyệt vời như một nguồn năng lượng di động.
Nhưng một trong những tính năng nổi bật chính của công nghệ này là khả năng sạc lại pin khi cần thiết. Thực tế, hầu hết các loại pin Li-ion có thể được sạc, xả, và sạc lại hàng trăm lần trước khi hết tuổi thọ. So với các loại pin thông dụng khác, pin Li-ion cũng có xu hướng có mật độ năng lượng cao hơn, khả năng điện áp cao hơn, và tỷ lệ tự xả thấp hơn.
Điều này làm cho chúng trở thành một cách tuyệt vời để lưu trữ và vận chuyển năng lượng một cách hiệu quả và dễ dàng. Hãy mở rộng về một số lợi ích chính của công nghệ này:
Nguồn: Toshiyuki IMAI/Flickr
Tuy nhiên, như bạn sắp phát hiện ra, những lợi ích môi trường của pin Li-ion có thể bị đánh giá ngắn hạn theo một số cách.
Có lẽ tác động môi trường quan trọng nhất của xe điện (EVs) là cách lấy lithium cho pin của chúng.
Những pin này thường bao gồm lithi coban cho cực dương và graphit cho cực âm. Chất điện phân của một pin lithium-ion EV điển hình cũng được làm từ muối lithi.
Hơn một nửa lượng lithium này đến từ cái gọi là Tam giác Lithium nằm dưới Argentina, Bolivia và Chile. Để khai thác nó, các thợ mỏ khoan các lỗ trên những cánh đồng muối và bơm nước muối giàu khoáng chất lên bề mặt, để nó bay hơi ở các hồ hoặc ao nhân tạo lớn.
Quá trình này sử dụng rất nhiều nước, trên 500,000 gallon (gần 2 triệu lít) cho mỗi tấn lithium được sản xuất. Việc tiêu thụ nước khổng lồ như vậy không chỉ ảnh hưởng đến các hệ sinh thái xung quanh mà còn có tác động lớn đến các nông dân địa phương — vì những lý do rõ ràng.
Các đống muối sẵn sàng để thu hoạch tại cánh đồng muối Uyuni ở Bolivia. Lớp vỏ nằm vài centimet phía trên một hồ nước muối chứa nhiều lithium. Nguồn: Dan Lundberg/Flickr
Dan Lundberg/Flickr
Không chỉ vậy, các hồ bốc hơi lớn này thường không được niêm phong kĩ lưỡng. Điều này có thể, và đã dẫn đến sự rò rỉ các chất độc hại vào nguồn nước xung quanh. Như đã xảy ra ở Tây Tạng vài năm trước, việc vô tình thải ra các chất như axit hydrochloric đã giết chết số lượng lớn động vật dưới nước như cá.
Nhưng pin xe điện không chỉ toàn về lithium. Có một số thành phần quan trọng khác có thể gây hại cho môi trường không kém gì lithium, nếu không muốn nói là hơn thế – đó là cobalt và nickel.
Loại đầu tiên được tìm thấy ở các mỏ lớn trên khắp Cộng hòa Dân chủ Congo và khu vực trung tâm của châu Phi. Và đây là một trong những vấn đề chính - vị trí địa lý của nó.
Việc khai thác cobalt tương đối dễ dàng, điều này tạo ra một động lực lớn để khai thác và bán nó. Tuy nhiên, điều này thường được thực hiện không an toàn và ít quan tâm đến môi trường trong các doanh nghiệp được gọi là “mỏ thủ công.” Những mỏ không chính thức này thường liên quan đến việc sử dụng lao động trẻ em để khai thác nguyên liệu thô bằng tay với rất ít hoặc không có thiết bị bảo hộ.
Khai thác coban tạo ra nhiều hạt bụi trong không khí, thường chứa các chất ô nhiễm độc hại như uranium. Việc hít phải những chất này có liên quan đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm bệnh về hô hấp và dị tật bẩm sinh.
Các mỏ khai thác cobalt cũng thường chứa các vật liệu có lưu huỳnh, có thể tạo ra axit sulfuric khi tiếp xúc với không khí và nước. Khi axit này thoát ra từ các mỏ, nó có thể tàn phá các con sông, suối, và các môi trường nước và mặt đất khác trong một thời gian rất dài.
Nơi sản xuất pin cho xe điện cũng là một yếu tố quan trọng khi xem xét tác động môi trường của chúng. Theo Forbes, pin được sản xuất tại Trung Quốc tạo ra lượng khí carbon dioxide nhiều hơn khoảng 60% so với động cơ đốt trong.
Nguồn: NUST/MISIS
NUST/MISIS
Nếu Trung Quốc có thể được thuyết phục để áp dụng các tiêu chuẩn sản xuất của phương Tây, điều này có thể giảm đáng kể. Báo cáo cũng nhận thấy rằng các nhà máy này có thể cắt giảm lượng khí thải lên đến 66% nếu họ áp dụng các kỹ thuật sản xuất được sử dụng ở Mỹ hoặc Châu Âu. Nếu điều này xảy ra, quy trình khai thác và sản xuất pin sẽ tương đương hoặc cao hơn một chút so với quy trình sản xuất xe chạy động cơ đốt trong (ICE).
Các pin xe điện (EV) cũng thường rất nặng. Điều này có thể gây ra những tác động môi trường khác, thường bị bỏ qua, như nhu cầu cố gắng giảm trọng lượng ở các phần khác của xe.
Các vật liệu nhẹ hơn như các polymer dựa trên sợi carbon thường đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để sản xuất và khó tái chế.
Một vấn đề khác với phương tiện điện là cách mà điện được sử dụng để sạc pin của chúng được tạo ra. Mặc dù đã có những tiến bộ vượt bậc trong việc thêm công nghệ tái tạo vào cơ cấu năng lượng của nhiều quốc gia, nhiều quốc gia vẫn còn phụ thuộc nặng nề vào các nhà máy điện sử dụng carbon.
Điều này cũng không phải là không đáng kể. Theo một số nguồn, xe điện trung bình thải ra khoảng 4.450lbs (2018 kg) khí CO2 gián tiếp mỗi năm. Để so sánh, xe chạy xăng thông thường thải ra ít nhất gấp đôi. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là con số này khác nhau rất nhiều trên khắp thế giới.
Tuy nhiên, sản xuất pin chỉ là một nửa của câu chuyện. Cách mà pin được xử lý khi hết tuổi thọ cũng có thể gây hại cho môi trường.
Hiện nay, có rất ít quốc gia thường xuyên thực hiện việc tái chế pin lithium-ion. Điều này đã và sẽ tiếp tục dẫn đến việc một lượng lớn pin đã qua sử dụng bị kết thúc vòng đời của chúng tại các bãi chôn lấp.
Điều này vô cùng lãng phí, vì nhiều thành phần chính, như lithium, có thể được thu hồi và tái sử dụng. Trong khi tái chế có thể được thực hiện, hầu hết các nghiên cứu hiện tại đã tập trung vào việc cải thiện độ bền, hiệu suất và giảm chi phí sản xuất.
Một số kỹ thuật mới có thể biến pin cũ thành phân bón. Nguồn: Singkham/iStock
Các phương pháp hiện tại bao gồm quá trình nấu chảy (nóng chảy và chiết xuất ở nhiệt độ cao) các pin cũ theo cách khá giống với ngành công nghiệp khai thác. Đây là một quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng (làm tăng thêm chi phí CO2 ẩn của xe điện trong quá trình chế tạo của chúng).
Tuy nhiên, cải thiện các phương pháp tái chế những viên pin cũ này có thể mang lại lợi nhuận đáng kể. Ngoài ra, điều này cũng có thể trở nên ngày càng quan trọng về mặt địa chiến lược theo thời gian.
Lithium, một trong những thành phần chính của pin lithium-ion, có nguồn từ hai nguồn chính: nước mặn và mỏ đá cứng. Nguồn nước mặn thường được tìm thấy trong các hồ muối và được chiết xuất bằng cách bay hơi nước để lại muối tập trung lithium.
Bốc hơi nước muối là phương pháp đơn giản nhất và phổ biến nhất để khai thác lithium, nhưng thường cho ra sản phẩm có chất lượng thấp nhất. Hiện nay, hơn một nửa nguồn tài nguyên lithium trên thế giới nằm dưới các cánh đồng muối ở khu vực Andes của Argentina, Bolivia và Chile.
Khai thác được tiến hành bằng cách bơm một lượng lớn nước muối ngầm từ các giếng khoan để bay hơi trong các hồ chứa hoặc ao chứa muối. Cũng được gọi là cánh đồng muối hay ruộng muối, tại đây nước muối giàu lithium được để bay hơi dưới ánh nắng mặt trời.
Tùy thuộc vào thành phần của nước ngầm, điều này thường dẫn đến hỗn hợp tập trung của mangan, kali, borax, và muối lithium. Sau đó, hỗn hợp này được lọc và đặt vào một hồ bốc hơi khác cho đến khi có thể chiết xuất được một lượng muối lithium carbonate có giá trị thương mại.
Những hồ bơi hoặc ao này có thể trở thành nơi trú ẩn cho một số loại động vật hoang dã, bao gồm tảo và một số loài chim quý hiếm. Theo một nguyên tắc chung, cần khoảng 2 triệu lít nước để sản xuất một tấn lithium.
Các mỏ quặng đá cứng, ngược lại, thường tạo ra sản lượng lithium tốt nhất. Vậy, làm thế nào để khai thác lithium?
Cơ sở vận hành Lithium Chemetail Foote ở Nevada. Nguồn: Doc Searis/Flickr
Khai thác lithium từ quặng cứng đòi hỏi chi phí đầu tư cao hơn đáng kể cũng như việc lập bản đồ địa chất và thăm dò rộng rãi để tìm các mỏ phù hợp. Khi đã tìm thấy, thiết bị khoan được sử dụng để khai thác quặng lithium, loại quặng này cung cấp lithium chất lượng tốt hơn nhưng đi kèm với gánh nặng chi phí tài chính tăng lên.
Có nhiều loại quặng lithium khác nhau, bao gồm, nhưng không giới hạn ở, petalite (LiAl(Si2O5)2, lepidolite K(Li,Al)3(Al,Si,Rb)4O10(F,OH)2, spodumene LiAl(SiO3)2. Tính đến nay, các nguồn cung cấp lithium từ đá cứng lớn nhất bao gồm Úc và Chile.
Khai thác lithium từ đá cứng thường cần khoảng 3-4 năm đầu tư vốn trước khi trở thành sản xuất hiệu quả, và các mỏ (tùy thuộc vào trữ lượng quặng) thường có tuổi thọ sản xuất trung bình khoảng 16 năm.
Các phương pháp khai thác bằng cách bay hơi nước muối thường yêu cầu khoảng 5 năm đầu tư trước khi sản xuất, nhưng thường kéo dài lâu hơn khai thác mỏ đá cứng, với tuổi thọ trung bình khoảng 30 năm.
Theo một số ước tính, với tốc độ tiêu thụ và sản xuất hiện tại, dự kiến sẽ có sự thiếu hụt lithium vào giữa những năm 2020.
Mẫu ví dụ của petalite. Nguồn: Eurico Zimbres/Wikimedia
Như chúng tôi đã đề cập trước đây, pin lithium-ion chắc chắn có thể được tái chế. Tuy nhiên, các phương pháp tái chế pin Li-ion hiện tại và các dự án hiện đang trong quá trình thực hiện vẫn còn rất sơ khai.
Ví dụ, tại Úc, hiện nay chỉ có khoảng 2-3% pin đã sử dụng được thu gom và gửi ra nước ngoài để tái chế. Tỷ lệ ở Châu Âu và Mỹ cũng không khá hơn nhiều, khoảng 5%, có thể cao hơn hoặc thấp hơn một chút.
"Linda L. Gaines của Phòng Thí nghiệm Quốc gia Argonne đã nói trong một cuộc phỏng vấn với c&en rằng 'Có nhiều lý do tại sao việc tái chế pin Li-ion chưa phải là một thực hành được thiết lập rộng rãi trên toàn cầu.' Những lý do bao gồm các hạn chế kỹ thuật, rào cản kinh tế, vấn đề hậu cần và khoảng trống trong quy định, chỉ để nêu một vài."
Nguồn: John Seb Barber/Flickr
Hiện tại, hầu hết các nhà cung cấp và khách hàng của họ đang tập trung vào việc cải thiện tuổi thọ, hiệu suất của pin và giảm chi phí, thay vì nghiêm túc tập trung vào việc tái chế chúng khi hết vòng đời.
Phương pháp phổ biến nhất để tái chế pin là nấu chảy pin đã sử dụng ở nhiệt độ cao để thu hồi kim loại quý bên trong. Điều này tiêu tốn rất nhiều năng lượng và thực tế còn đắt đỏ hơn so với việc khai thác và tinh chế các vật liệu mới từ nguồn nguyên liệu thô.
Nghiên cứu đang được tiếp tục, nhưng hầu hết các nỗ lực vẫn là những dự án quy mô nhỏ được thực hiện bởi các nhóm nghiên cứu độc lập hoặc các công ty khởi nghiệp. Tuy nhiên, một số sáng kiến của chính phủ cũng đã được khởi động nhằm cố gắng ngăn chặn làn sóng gia tăng của pin đã qua sử dụng.
Vào tháng 1 năm 2019, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) đã khởi động trung tâm nghiên cứu và phát triển tái chế pin Li-ion đầu tiên của quốc gia.Trung tâm ReCellÝ tưởng này nhằm giúp tái chế pin có lợi nhuận và cho phép Mỹ tự chủ trong các nguồn tài nguyên pin mà nước này thiếu, như coban.
Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) cũng đã triển khai Giải thưởng Tái chế Pin trị giá 5,5 triệu đô la để khuyến khích thị trường tự do tìm kiếm các giải pháp sáng tạo cho việc thu gom, lưu trữ và tái chế pin đã qua sử dụng.
Nguồn: John Seb Barber/Flickr
Bên kia bờ đại dương, tại Vương quốc Anh, một nhóm các nhà nghiên cứu từ nhiều trường đại học khác nhau cũng đã thành lập một liên minh để đạt được mục tiêu tương tự. Liên minh này có tên làDự án Tái sử dụng và Tái chế Pin Lithium-Ion, nó tập hợp 50 nhà khoa học và kỹ sư từ tám tổ chức và 14 đối tác trong ngành.
Vậy, với những tác động môi trường rất thực tế mà xe điện (EV) có đối với hành tinh, điều gì có thể được thực hiện để làm cho chúng thực sự "xanh"? Dưới đây là một số ví dụ.
1. Bỏ qua hoàn toàn pin Li-ion
Vì pin xe điện gây nguy hại cho môi trường từ lúc sản xuất đến lúc thải bỏ, bước hợp lý nhất có lẽ là ngừng sử dụng chúng hoàn toàn. Tuy nhiên, điều này khó hơn nhiều so với tưởng tượng. Rốt cuộc, có những lý do chính đáng khiến pin lithium-ion đã trở nên phổ biến (như chúng tôi đã giải thích trước đó).
Tuy nhiên, có một số hướng tiềm năng để khám phá.
Một ví dụ là pin dùng muối hiện đang được phát triển thông qua sự hợp tác giữa Đại học Nottingham và sáu viện nghiên cứu trên khắp Trung Quốc. Bằng cách kết hợp hiệu suất của...nhiên liệu oxit với pin kim loại-không khínhững loại pin này có thể chứng minh là một sự thay thế khả thi cho pin lithium-ion. Điều tuyệt vời nhất? Những loại pin này sẽ hoàn toàn có thể tái chế, giá cả phải chăng, an toàn và, về lý thuyết, "xanh".
Các ví dụ thú vị khác bao gồmpin lithium titan-nitridhoặc sử dụng "vật liệu kỳ diệu" graphene.
Nguồn:E-pit/Tập đoàn ô tô Hyundai
E-pit/Tập đoàn Ô tô Hyundai
Các sáng kiến thú vị khác bao gồm cả pin “không bao giờ cạn” tiềm năng. Được làm từ nhiên liệu hạt nhân tái sử dụng, những pin này có thể tồn tại hơn 28.000 năm — hoặc ít nhất là các nhà phát triển tuyên bố như vậy. Hiện đang được phát triển bởi một công ty khởi nghiệp có trụ sở tại California, những pin nano kim cương này gần như không thể phá hủy và sẽ rẻ hơn so với các bộ pin Li-ion hiện có nếu chúng có thể được phát triển hoàn chỉnh.
Các ví dụ khác, mang tính huyền bí hơn, bao gồm pin lỏng thân thiện với môi trường hoạt động bằng vanillin. Hiện đang được phát triển bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Graz, dòng nghiên cứu thú vị này sẽ thực sự bền vững.
Một tùy chọn khác có thể là bằng cách sử dụngPin kẽm-không khíNhững điều này đã được chứng minh là vượt trội so với pin Li-ion ở mọi cấp độ và cũng tốt hơn nhiều cho môi trường. Tuy nhiên, nên lưu ý rằng kẽm, nếu rò rỉ vào môi trường, có thể gây tàn phá cho các hệ sinh thái địa phương.
Một giải pháp tiềm năng khác là làm cho pin có tuổi thọ càng lâu càng tốt nếu không tìm được giải pháp thay thế khả thi cho pin Li-ion. Điều này sẽ giúp giảm bớt nhu cầu khai thác nguyên liệu thô mới để thay thế pin đã qua sử dụng và cũng giúp giảm nhu cầu phải loại bỏ hoặc tái chế chúng khi hết tuổi thọ.
Và, may mắn thay, một số lựa chọn hiện đang được điều tra để đạt được điều này. Một ví dụ là thêm molypden và lưu huỳnh vào pin Li-ion để sản xuất các loại pin giá rẻ, rất nhẹ, có mật độ năng lượng gần gấp đôi pin Li-ion hiện có.
Hiện nay, đang được phát triển bởi Đại học Texas, molypden và lưu huỳnh sẽ được sử dụng để thay thế các điện cực lithium trong khi vẫn cung cấp một đơn vị pin khả thi.
Các giải pháp khác bao gồm việc sử dụng điện cực sulfide để giúp kéo dài tuổi thọ làm việc của pin Li-ion. Hiện đang được nghiên cứu tại Đại học Florida, pin sulfide-Li-ion nên có khả năng kéo dài số chu kỳ sạc-xả với rất ít hoặc không có sự suy giảm của pin.
3. Cố gắng tìm kiếm nguồn lithium ở những nơi quan tâm đến môi trường
Nếu không thể thay thế pin Li-ion hoặc tìm cách kéo dài tuổi thọ hoạt động của chúng, một giải pháp thay thế khác có thể là tìm kiếm các nguồn lithium bền vững hơn.
Cho dù đó là mở các hoạt động khai thác và tinh chế ở các quốc gia có quy định môi trường nghiêm ngặt, hay tìm kiếm các nguồn có yêu cầu cao để khai thác, điều này sẽ góp phần đáng kể vào việc giảm tác động môi trường của sản xuất pin lithium và, theo đó, ngành công nghiệp xe điện nói chung.
Nước biển, chẳng hạn, là một nguồn tiềm năng của lithium, mặc dù sẽ cần các phương pháp chiết xuất khá tinh vi. Tinh chỉnh quá trình này để nó rẻ như hồ bốc hơi sẽ là một thách thức thực sự.
Nguồn: Marcel van Schooten/Flickr
Các quốc gia khác, như Bồ Đào Nha, cũng đang thúc đẩy tìm cách sản xuất lithium trong nước.
Nhưng một lần nữa, tất cả những điều này đều đòi hỏi việc khai thác và sử dụng nguyên liệu thô có tiềm năng gây ra một số hình thức ô nhiễm. Đây là lúc việc tìm cách sử dụng những gì chúng ta đã có, liên quan đến lithium, có thể là lựa chọn tốt nhất. Dù sao đi nữa, "tổn hại" đến môi trường từ việc khai thác đã xảy ra.
Điều này có nghĩa là tái chế pin cũ. Nhiều bãi rác trên khắp thế giới đang thực sự chứa đầy các thiết bị điện tử đã qua sử dụng từ máy tính xách tay đến điện thoại thông minh cũ. Liệu chúng có thể được “khai thác” thay vì loại bỏ lithium mới từ môi trường không?
Và đó chính xác là điều mà các nhà nghiên cứu tại Đại học Birmingham, Vương quốc Anh đang đề xuất. Họ hy vọng sẽ sử dụng công nghệ robot phát triển cho ngành công nghiệp hạt nhân để tháo dỡ một cách an toàn các tế bào Li-ion có khả năng phát nổ từ các xe điện nhằm khai thác các kim loại quý bên trong.
Nhưng đó thực sự chỉ là một nửa câu chuyện. Bất kỳ pin nào dựa trên điện hóa học, như pin Li-ion, đều có nguy cơ các điện cực của nó bị suy giảm và phân hủy. Bạn sẽ không nhất thiết biết tình trạng của những vật liệu này nếu không mở pin ra.
Điều này đã khiến một số nhà nghiên cứu khác tìm kiếm các cách tái chế pin và phục hồi các vật liệu như lithium theo cách có thể dự đoán hơn. Họ đề xuất một quy trình tái chế sinh học, sử dụng vi khuẩn để xử lý các kim loại phế liệu, kết hợp với các kỹ thuật thủy luyện kim sử dụng các dung dịch hóa học tương tự như cách lithium được chiết xuất ban đầu.
Christopher Mcfadden
