Tại sao tái chế pin lithium cho smartphone, ô tô đầy rủi ro?

  •  
  • 327

Chúng ta cần những cách an toàn hơn để tái chế pin ô tô điện và điện thoại di động.

Pin Lithium-ion có mặt khắp nơi - trong máy tính xách tay, TV, điện thoại di động, xe điện, thuốc lá điện tử, dụng cụ điện và thậm chí trong một số thiệp chúc mừng. Năm 2019, thị trường pin lithium-ion toàn cầu được định giá 36,7 tỷ USD. Đến năm 2027, nó được dự đoán sẽ tăng lên hơn 129 tỷ đô la.

Công nghệ lưu trữ năng lượng này mang tính chuyển đổi đối với lĩnh vực năng lượng sạch, tất cả là nhờ mật độ năng lượng cao của lithium-coban oxit. Nhưng cái gì cũng có mặt trái của nó, những nguồn năng lượng này nổi tiếng là dễ bay hơi và dễ biến thành nguy cơ cháy - đặc biệt là vào cuối vòng đời của chúng. Trong vài năm gần đây, pin lithium-ion là nguyên nhân gây ra các vụ hỏa hoạn thảm khốc bùng phát tại các nhà máy tái chế khác nhau ở Mỹ, Anh, Pháp và Trung Quốc. Còn các tai nạn cháy nổ điện thoại, laptop, ô tô xảy ra rải rác khắp nơi trên thế giới.

Trong quá trình thu gom và tái chế, những viên pin này có thể không bị phát hiện trong đống rác
Trong quá trình thu gom và tái chế, những viên pin này có thể không bị phát hiện trong đống rác.

Năm 2016, một đám cháy kinh hoàng đã xảy ra tại Trung tâm Môi trường Shoreway ở San Carlos, California (Hoa Kỳ), gây thiệt hại trị giá 6,8 triệu USD. Nguyên nhân của vụ cháy là do pin lithium-ion được tái chế không đúng cách. Chúng cũng đã gây ra thảm họa ở các bãi rác và xe chở rác. Theo ước tính, Mỹ và Canada đã phải gánh chịu thiệt hại trị giá hơn 1,2 tỷ USD vì các vụ cháy pin lithium-ion.

Vấn đề cốt lõi xảy ra ở những viên pin lithium-ion cũ đã hết tuổi thọ và bị quăng vào thùng rác, chở đến khu vực tái chế rác. Trong quá trình thu gom và tái chế, những viên pin này có thể không bị phát hiện trong đống rác. Chúng có thể bị nghiền nát, vô tình bị máy tải chạy qua hoặc chen lấn trên băng chuyền trong các cơ sở chất thải.

Khi tấm chắn giữa cực âm và cực dương của pin lithium-ion bị vỡ, nó gây ra phản ứng nhiệt tách rời khỏi các phân tử lithium. Các phân tử này sau đó có thể đạt đến nhiệt độ cực cao trong thời gian ngắn và bốc cháy hoặc phát nổ.

Các nghiên cứu đã chứng minh rằng so với số lượng pin lithium-ion được bán hàng năm, không có nhiều pin được chuyển qua hệ thống chất thải điện tử hoặc chất thải nguy hại để tái chế. Không ai biết con số chính xác số lượng pin lithium bị bỏ vào thùng rác. Vì vậy, thách thức lớn hiện nay là làm thế nào tách pin lithium khỏi dòng rác thải rắn.

Nhưng ngay cả khi đã tách pin lithium khỏi chất thải rắn thì việc tái chế pin này cũng vẫn đang là một thách thức mới. Rất khó để thu hồi lithium và các kim loại hiếm khác như coban trong quá trình tái chế. Kể từ năm 2021, các nhà sản xuất pin như BYD, Toyota và GM, đã và đang nghiên cứu cách làm pin xe điện ổn định hơn bằng cách sử dụng các loại kim loại khác nhau như mangan, phốt phát và ít coban hơn. Nhưng ước tính có thể mất 5 năm đến một thập kỷ trước khi công nghệ này được nâng cấp.

Với những cơ sở tái chế pin đã đang tồn tại, quá trình xử lý truyền thống không đủ hiệu quả để chiết xuất lithium chất lượng cao dùng được trong tái chế. Ví dụ, phương pháp dùng nhiệt luyện pin vốn dễ tăng quy mô, ứng dụng được với bất cứ dạng pin nào, nhưng lại rất ngốn điện cho quá trình nung chảy pin.

Lượng tro còn lại vẫn chứa nguyên vật liệu tái sử dụng được, nhưng phương pháp vẫn tạo ra lượng khói độc hại lớn, thậm chí tiêu hủy những vật liệu có tiềm năng tái chế được. Phương pháp dùng chất hóa học để tách nguyên vật liệu khỏi pin vừa phức tạp, lại vừa kén đối tượng áp dụng.

Trở ngại lớn nữa nằm ở việc phân tách thành phần của những hệ thống pin ngày một phức tạp. Pin ngày nay là tổ hợp của nhiều khoang, bảo bọc từng khối (cell) pin riêng lẻ; đây mới là nơi những kim loại quý giá nhất ẩn mình. Việc tách khối dù khả thi, nhưng vẫn nhiêu khê vô cùng, quy trình sẽ cần tự động hóa để đạt hiệu năng cao nhất.

Mặc dù vòng đời trung bình của pin lithium-ion nhẹ là gần 15 năm, nhưng đến năm 2030, người ta ước tính rằng ít nhất 2.619.000 tấn pin lithium-ion sẽ cần được tái chế. Ngành công nghiệp tái chế ở Mỹ đã thiết lập các nhà máy mới với công nghệ tiên tiến và công suất cao hơn để chuẩn bị cho sự gia tăng này.

Trong khi chờ các nhà máy tái chế pin lithium hoạt động nhiều hơn, điều rất quan trọng là nâng cao nhận thức của cộng đồng về phân loại rác thải pin lithium. Hãy lưu ý, việc thải bỏ các sản phẩm điện tử cũ có pin lithium-ion trong các thùng tái chế giúp ngăn ngừa tai nạn hỏa hoạn xảy ra.

Cập nhật: 23/06/2022 VNReview
  • 327

Theo dõi cộng đồng KhoaHoc.tv trên facebook