Diante da autonomia ou do preço dos carros elétricos, a questão da reciclagem das baterias parece no mínimo anedótica. No entanto, o assunto é central em mais de uma maneira, seja para reduzir a pegada ambiental dos veículos elétricos ou para limitar o custo das baterias fora de uso.
Uma vez que sua capacidade de armazenamento não é mais suficiente para alimentar veículos elétricos (EVs), o que acontece com as baterias usadas? Poucos motoristas questionam o assunto, preferindo deixar para os fabricantes. Sim, mas aqui está: a reciclagem e reutilização de baterias é uma etapa essencial no ciclo de vida dos VEs e, em última instância, tem consequências no desenvolvimento da tecnologia,um impacto ecológico significativo e repercussões para o indivíduo.
Os muitos desafios da reciclagem de baterias
Entre obrigações regulatórias, redução da pegada ambiental e viabilidade econômica, a reciclagem de baterias de carros elétricos enfrenta todo tipo de exigências. No entanto, a operação parece - por enquanto - difícil de responder.Uma alavanca essencial para reduzir a pegada de EVs
O principal interesse do carro elétrico - e que motiva sua democratização em todo o mundo - é um impacto ambiental inferior ao de sua contraparte térmica, pelo menos em uso. Incluindo a produção de energia, um VE emitiria quase 8 vezes menos CO 2 do que um veículo térmico equivalente em uso, principalmente devido à ausência de emissões poluentes (1) . Um resultado amplamente positivo que deve, entretanto, ser qualificado, na medida em que o carro elétrico peca em vários outros estágios de seu ciclo de vida:- Produção de eletricidade, ainda realizada principalmente por meio de usinas a carvão ou nucleares (variável dependendo do país);
- A fabricação da bateria de íon-lítio, cujo custo ambiental para a extração de minerais é colossal;
- Reciclagem de baterias, uma área técnica e regulatória que pode ser aprimorada.
Segundo vários estudos às vezes contraditórios, seria necessário percorrer entre 25.000 e 150.000 quilômetros (2) (3) - dependendo principalmente da matriz energética do país analisado - para que o carro elétrico se tornasse menos poluente do que o diesel ou a gasolina. equivalente. Embora a verdade provavelmente esteja entre esses dois números, isso ilustra como os EVs não são tão “verdes” quanto parecem.
Para reduzir a pegada ecológica global do carro elétrico, a primeira solução poderia, portanto, consistir em intervir na produção de energia, através do abandono gradual dos combustíveis fósseis e da energia nuclear, em favor das energias renováveis (solar, eólica, etc.). Um projeto louvável, mas que luta para vencer na maioria dos países, principalmente por causa dos importantes desafios econômicos. A segunda possibilidade consistiria em tornar mais virtuosa a extração de matérias-primas. Porém, atualmente, nenhum processo viável parece ser capaz de substituir as técnicas utilizadas, estas últimas demandando grandes quantidades de energia e água, além de contaminar o solo.
Diante desse duplo impasse, apenas uma maneira parece ser imediatamente utilizável e está chamando cada vez mais atenção: reciclar a bateria.
Regulamentos que ainda são muito pouco exigentes
No entanto, seria errado pensar que os fabricantes estão interessados em reciclar a bateria do carro elétrico por pura bondade. Na verdade, estão vinculados ao princípio da “Responsabilidade Ampliada do Produtor” (EPR), tornando-os responsáveis por todo o ciclo de vida dos produtos que comercializam, em particular no que diz respeito ao tratamento de resíduos. Mais especificamente, a Diretiva 2006/66 / CE adotada pelo Parlamento Europeu em 2006 estabelece que "os produtores de baterias e acumuladores e os produtores de outros produtos nos quais uma bateria ou acumulador está incorporado são responsáveis pela gestão de resíduos de pilhas e acumuladores que colocam no mercado ”. Na prática, os fabricantes têm, portanto, a obrigação de garantir queexiste um sistema de coleta e reciclagem que eles podem usar, especialmente para baterias, antes de comercializar um veículo(4) .Apesar de tudo, a regulamentação ainda parece muito leve diante dos desafios envolvidos. É preciso dizer que os fabricantes só precisam reciclar 50% do peso médio dos “outros resíduos de baterias e acumuladores”, categoria que inclui especialmente as baterias de íon-lítio. A título de comparação, os regulamentos europeus impõem uma reciclagem mínima de 65% para baterias de chumbo-ácido - usadas em veículos térmicos - e mesmo 75% para baterias de níquel-cádmio, principalmente usadas para fins industriais (4). Este regulamento é ainda mais perfeito porque alguns materiais raros ou preciosos - como o lítio, por exemplo - são extremamente leves. O interesse em recuperá-los, embora seja sobretudo necessário reciclar 50% do peso da bateria, pode, portanto, parecer limitado para os fabricantes.
Um volume de lixo que corre o risco de explodir
Atualmente, essas baixas cotas de reciclagem têm um impacto ambiental ainda limitado, na medida em que os volumes a serem tratados são relativamente pequenos. Durante audiência no Senado no verão de 2019, Christel Bories, então presidente do Comitê Estratégico do Setor de Mineração e Metalurgia, indicou que a reciclagem de baterias de carros elétricos representava, por enquanto, apenas 15.000 toneladas de resíduos por ano. Mas, diante do crescimento esperado de VEs, esse volume poderia ser multiplicado por 3 até 2027, ou mesmo por quase 50 até 2035, para chegar a um total de 700.000 toneladas por ano (1). Alguns estudos, ainda mais confiantes no desenvolvimento do carro elétrico, chegam a sugerir que as baterias a serem recicladas já representarão 2 milhões de toneladas por ano a partir de 2030 (5) . Tudo dependerá certamente do envolvimento do poder público no desenvolvimento do setor, mas também do estado do mercado de carros elétricos usados, este último possivelmente possibilitando o adiamento do prazo de reciclagem.Diante de tais previsões, melhorar a reciclagem - tanto do ponto de vista técnico quanto regulatório - parece essencial, até mesmo urgente. Por quê ? Muito simplesmente porque é legítimo questionar o destino dos resíduos que não são reciclados, seja por limitações tecnológicas ou por falta de vontade dos fabricantes. Segundo Frédéric Salin, diretor de marketing comercial da SNAM - principal ator na coleta e reciclagem de baterias de carros elétricos na Europa - tudo o que não for reciclado acaba sendo destruído, queimado e finalmente enterrado. para 2% da tonelagem original (1) . Sem reformar o sistema atual, isso poderia representar até 14.000 toneladas de resíduos enterrados a cada ano até 2035.
Reciclagem de baterias, um setor para melhorias
Mais do que nunca, a reciclagem parece ser uma etapa inseparável no ciclo de vida das baterias de carros elétricos. Mas apesar dos regulamentos e do envolvimento de muitos atores, a operação ainda parece enfrentar muitas limitações, tanto do ponto de vista técnico quanto econômico.Para cada um seu próprio método de reciclagem
Embora os métodos de reciclagem variem de acordo com a tecnologia da bateria e os atores, a operação geralmente começa com a descarga da energia residual ainda presente - essa energia pode até ser utilizada para alimentar outros equipamentos -, monitoramento da desmontagem do componente. O objetivo principal é isolar as centenas de células de íon-lítio que compõem a bateria, principalmente as peças eletrônicas. Os componentes de plástico e metal, bem como a estrutura da bateria, são separados, antes de serem redirecionados para canais de reciclagem específicos.Em seguida, vem a etapa mais complexa: a separação dos componentes químicos no coração da bateria, incluindo lítio, cobalto, manganês, níquel ou mesmo terras raras (cério, lantânio, neodímio, etc.). Atualmente, dois métodos diferentes permitem que esta operação seja realizada.
- Reciclagem pirometalúrgica : esta técnica é baseada em fornos de pirólise aquecidos a gás, permitindo que a matéria orgânica seja levada a temperaturas muito altas para destruí-la e capturar os elementos poluentes contidos nas células. Os metais podem ser separados de acordo com sua temperatura de fusão. Em seguida, são colocados em uma solução específica para dissociar os elementos químicos (lítio, níquel, terras raras, etc.) e purificá-los.
- Reciclagem mecânica : o método consiste em triturar as células, antes de recuperar o eletrólito (líquido que permite a circulação dos íons) por evaporação e purificá-lo por condensação. Ao contrário do processo térmico, o eletrólito pode ser reutilizado para novas baterias. Uma vez separados da solução iônica, os metais que compõem os eletrodos - como lítio, cobalto ou manganês - podem ser classificados mais facilmente. Para isso, são utilizados processos como gravimétrico (dependendo da densidade dos materiais) ou separação magnética (dependendo do comportamento de cada material frente a um campo magnético).
É esta segunda técnica que parece ser a mais eficiente para o momento, por vários motivos: consumiria cerca de 70% menos energia, rejeitaria menos CO 2 e poderia - em teoria - recuperar até 85% do peso das baterias usadas (6) e até 91% dos materiais que compõem as células (contra pouco mais de 30% para processos pirometalúrgicos) (7) . Ao contrário da reciclagem térmica, que consome muita energia e emite muito CO 2 Devido ao uso do gás, a reciclagem mecânica seria diferenciada em outro ponto: os metais e componentes assim recuperados permitiriam a fabricação de novas baterias para gerar menos gases de efeito estufa do que durante a montagem com novos materiais.
Muitos jogadores, resultados que diferem
No entanto, os valores apresentados anteriormente devem ser considerados com um grão de sal. Na verdade, a indústria de reciclagem de baterias de carros elétricos às vezes carece de transparência, enquanto seus participantes multiplicam os anúncios para exaltar os méritos de seus processos.A reciclagem por método mecânico - cujos resultados parecem ser os mais convincentes - é ainda uma técnica relativamente recente. Em particular, utilizado pela empresa alemã Duesenfeld, não parece ter sido oficialmente adotado por fabricantes europeus. No entanto, muitos deles se juntaram ao setor da SNAM (Société Nouvelle d'Affinage des Métaux) - como Peugeot, Toyota e Honda (8).- cuja técnica de reciclagem se baseia principalmente no método térmico. A empresa francesa, por sua vez, afirma reciclar 70% do peso das baterias de íon-lítio (1) .
Outros atores também estão envolvidos no assunto. Enquanto a Renault aposta na empresa Euro Dieuze, a Nissan confia na Recupyl. No entanto, nenhum dos dois fabricantes realmente se comunica sobre os resultados obtidos. Ao contrário da Volkswagen, que administra ela própria a reciclagem das baterias dos seus veículos elétricos, em um centro localizado em Salzgitter. Segundo o fabricante, o local reciclaria 1.200 toneladas de bateria por ano com, por enquanto, índice de reciclagem de 53%. Resultado que o alemão pretende avançar até 72% no médio prazo, depois até 97% com o aperfeiçoamento das técnicas utilizadas (9) .
Esta visão geral da reciclagem de jogadores não poderia ser completa sem mencionar o projeto ReLieVe (Reciclagem de baterias de íon-lítio para veículos elétricos), desenvolvido pela Suez, Eramet e BASF. Iniciado em janeiro, esse programa subsidiado pela União Europeia tem um objetivo claro: poder reciclar as baterias de íon-lítio 100% até 2025 (10) . Para isso, a ideia é trabalhar em ciclo fechado e reciclar metais sem alterar suas qualidades físicas e químicas. O objetivo? Não perca nada durante o processo e reduza ao máximo o impacto do carbono da reciclagem, que é muito alto pelo método pirometalúrgico. Porém, é difícil ter mais informações sobre a técnica usada no momento.
Uma operação longe de ser lucrativa
Seja qual for a técnica utilizada ou os atores que investiram no assunto, a reciclagem de baterias continua a representar outro problema: parece difícil de ser viável do ponto de vista econômico. Segundo o SNAM, o setor atualmente não é rentável, principalmente por conta de um volume de tratamento ainda limitado em relação aos investimentos necessários. Se as empresas geralmente ganham seu dinheiro com metais reciclados que podem então revender, o equilíbrio ainda não parece ter sido alcançado, em particular porque o preço dos materiais às vezes cai. Para amenizar o problema, a SNAM planejou - a título de exemplo - com a Honda que o fabricante pague à vista quando o valor dos materiais não cobrir o custo da reciclagem. Um acordo queimaginamos difícil de manter a longo prazo.A situação pode mudar rapidamente, no entanto - desde que a tecnologia de íon de lítio seja mantida - já que a demanda parece prestes a explodir nos próximos anos. De acordo com os cenários considerados mais otimistas, os veículos elétricos podem representar um terço do mercado automobilístico mundial a partir de 2025 e 70% até 2050. Consequências? As necessidades dos fabricantes, apenas no lítio, podem ser 3 a 7 vezes maiores do que hoje. E é aqui que a reciclagem mostra todo o seu interesse (11) .
Além de ser ainda rudimentar, o processo de extração convencional atualmente permite a recuperação de apenas 40 a 50% do lítio contido nas salmouras (uma solução salina que contém esse elemento químico). Enquanto "apenas" 28 toneladas de baterias de íon-lítio são necessárias para obter 1 tonelada de lítio, 750 toneladas de salmoura são necessárias para ter a mesma quantidade (11) . O que reforça o interesse econômico da reciclagem, mas, mais uma vez, com a condição de que o mercado automobilístico mundial se eletrifique rapidamente.
A segunda vida, uma alternativa à reciclagem
Diante dos problemas enfrentados pelo setor de reciclagem, os fabricantes estão começando a entender que devem estender ao máximo a vida útil das baterias dos carros elétricos. Como? ”Ou“ O quê? Utilizando-os para outros fins, assim que sua capacidade não seja mais suficiente para veículos.Uma solução para estender a vida útil das baterias em 10 anos
A maioria dos fabricantes considera a vida útil da bateria de um carro elétrico entre 1.000 e 1.500 ciclos de carga e descarga. Além disso, a capacidade de armazenamento geralmente é de apenas 70 a 80% do que era originalmente. Uma vez que o nível de desempenho já não é considerado suficiente, em particular porque limita consideravelmente a autonomia do veículo, torna-se necessária a substituição da bateria.Mas, em vez de reciclá-lo diretamente para extrair o máximo de elementos possível, a escolha é cada vez mais feita para explorar todo o potencial restante por outros meios. A menos que seja eficiente o suficiente para uso móvel, a bateria usada - mantendo uma capacidade de armazenamento de 70 a 80% - permanece totalmente adequada para uso estacionário. O suficiente para estender sua vida útil em até mais 10 anos para os usos menos exigentes e, assim, reduzir a poluição geral gerada pelas baterias.
Ainda muito poucas iniciativas
Embora o reaproveitamento de baterias pareça uma solução relevante para reduzir seu custo ambiental e econômico, os chamados projetos de “segunda vida” ainda são poucos.Nissan e armazenamento estacionário especial
A Nissan parece ser o fabricante mais avançado na questão da segunda vida das baterias. Em parceria com a Eaton, desenvolveu um equipamento denominado xStorage Home, que pode ser controlado a partir de um smartphone. Isso depende de baterias usadas para criar um dispositivo de armazenamento de eletricidade para os indivíduos. Se a casa produzir energia renovável própria, nomeadamente através de painéis solares, o sistema irá recarregar-se, permitindo assim redistribuir a electricidade assim armazenada quando a casa precisar ou revendê-la à rede. Na ausência de painéis fotovoltaicos, o xStorage Home apresenta, no entanto, uma vantagem: permite que a eletricidade seja armazenada fora dos horários de pico, antes de ser redistribuída nos horários de pico.
A segunda vida,um assunto importante para a Renault
Para a Renault, a questão da reciclagem e reaproveitamento das baterias também é central, na medida em que 80% delas são alugadas e, portanto, raramente a substituição é feita à custa do motorista. Além de uma solução semelhante ao xStorage Home, o fabricante francês reaproveita baterias usadas para transformá-las em estações de carregamento, mas também em um sistema de armazenamento de emergência - em caso de corte de energia, por exemplo. Esta segunda solução já está em vigor no estádio de futebol holandês Johan Cruyff Arena, e isto, enquanto se aguarda a possível criação de uma central de armazenamento de energia elétrica que poderia abastecer nada menos que 120.000 residências. , sempre com baterias usadas.
Uma segunda vida diante de grandes desafios
Com exceção da Nissan e da Renault, iniciativas de reutilização de baterias de carros elétricos são quase inexistentes. Isso é surpreendente quando sabemos que o custo do armazenamento de energia pode ser até 2 vezes mais barato com baterias recicladas do que com baterias novas específicas (12). Em 2025, a diferença pode até ser aumentada para 70% (13) .
Surge, então, a pergunta: por que o reaproveitamento não parece ser unânime entre fabricantes e fabricantes de baterias? Simplesmente porque ainda existem (muitas) barreiras a serem removidas para isso.
- Disparidade tecnológica : para um mesmo fabricante, as baterias utilizadas podem variar de um modelo para outro, seja no tamanho, na composição química ou no formato. Essa falta de padronização das tecnologias utilizadas complica o reaproveitamento de baterias e, consequentemente, impõe volumes muito grandes de produção de VE para ter material suficiente ao final de sua vida útil para reutilização. Este problema é tanto mais complexo quanto pode haver mais de 15 fabricantes diferentes de baterias para carros elétricos em 2025 (13) .
- Redução no custo de fabricação : embora as baterias de íon-lítio ainda sejam relativamente caras para fabricar, seu custo continua diminuindo. Entre 2010 e 2019, o preço médio por kWh cairia de US $ 1.200 para US $ 156, uma redução de quase 90%. Em 2024, o preço pode até aumentar para US $ 100 por kWh (14). Isso representaria "apenas" US $ 10.000 (aproximadamente € 9.200) para uma bateria com capacidade de 100 kWh, o equivalente ao que o Tesla Model S oferece, o modelo no topo do ranking dos veículos elétricos mais autônomos. . O problema é que a reutilização só é viável se a diferença de custo entre as baterias novas e as usadas permanecer grande, inclusive para armazenamento estacionário. Porém, essa lacuna, que se estima chegar a 70% no médio prazo, poderá cair para apenas 25% até 2040 se o custo de produção das novas baterias continuar a diminuir (13) .
- Ausência de regulamentação : se a reciclagem ou a reparação de baterias usadas já é regulamentada, não há necessidade de reutilização. A ausência de normas relativas ao desempenho da bateria no segundo ciclo de vida não dá, portanto, qualquer garantia aos consumidores quanto à qualidade do sistema desenvolvido (estação de carregamento, armazenamento especial, etc.). A questão da responsabilidade também é central, pois o fabricante e o fabricante podem culpar-se mutuamente em caso de problema.
Alavancas para desenvolver o reaproveitamento de baterias
Diante desses diferentes desafios, é mais fácil entender a falta de envolvimento das montadoras. No entanto, estão longe de ser intransponíveis, desde que seja adotada uma política pró-ativa nesta área e ações orientadas.- Pense na segunda vida a partir da produção : a primeira necessidade para os fabricantes é produzir veículos elétricos pensando - desde o estágio de design - em uma aplicação de segunda vida. A vantagem? Fabricamos baterias perfeitamente adequadas para veículos, mas também para armazenamento estacionário, reduzindo assim o custo de reaproveitamento. Isso é o que a Renault e a Nissan fizeram. A segunda também havia formalizado em 2018 uma parceria com a Sumitomo Corporation para reaproveitar as baterias do futuro Nissan Leaf para armazenamento estacionário público e privado.
- Desenvolver recondicionamento : esta técnica, relativamente pouco utilizada até ao momento, consiste em substituir as células usadas da bateria para aumentar a capacidade desta. A ideia seria, portanto, desenvolver e industrializar este processo de “reparação” em larga escala, de forma a manter a diferença de valor entre baterias novas e usadas.
- Crie um órgão de referência : Muitas agências globais e outras alianças de fabricantes já estão interessadas em criar padrões de segurança para baterias reutilizadas. No entanto, ainda falta um organismo de referência capaz de certificar o desempenho das baterias de segunda vida e de garantir que a sua utilização está adaptada às necessidades das diferentes aplicações de armazenamento.
- Seja um ator nas práticas de amanhã : na ausência de regulamentações que indiquem se reciclar ou reaproveitar é o caminho a percorrer, os fabricantes têm a possibilidade de fazer suas próprias escolhas e identificar soluções que lhes permitam imaginar novos pontos de venda comercial. Isso é o que a Renault está fazendo ao se envolver em programas de reciclagem e segunda vida para baterias. A vantagem? A empresa francesa está experimentando, tanto com pessoas físicas quanto com instituições públicas, e determina - com base em seu feedback - qual será o melhor caminho a seguir.
(1) Veículos elétricos: 700.000 toneladas de baterias a serem recicladas em 2035 - Le Parisien - 2019
(2) Estudo: o carro elétrico 4 vezes menos poluente que a gasolina e o diesel - Clean Automobile - 2020
(3) Do poço ao volante - Volkswagen - 2019
(4) Diretiva Europeia 2006/66 / EC do Parlamento Europeu e do Conselho de 6 de setembro de 2006 - Jornal Oficial da União Europeia - 2006
(5) Guia rápido para reutilização e reciclagem de baterias - União para cientistas interessados - 2020
(6) Reciclagem de baterias: cada vez mais “verde” - Clean Automotive - 2019
(7) Reciclagem altamente eficiente para um equilíbrio ecológico excelente - Duesenfeld - 2020
(8) Parceiros - SNAM - 2020
(9) Volkswagen apresenta programa de reciclagem de baterias de seus carros elétricos - Caradisiac - 2019
(10) Eramet, Suez e BASF querem reaproveitar baterias de carros elétricos - Les Echos - 2019
(11) Eletrificação da frota global de veículos e criticidade do lítio até 2050 - Ademe - 2018
(12) Baterias de carros elétricos antigos podem ajudar a reduzir custos de armazenamento de energia - Bloomberg - 2020
(13) Baterias EV de segunda vida: o mais novo valor em armazenamento de energia - McKinsey & Company - 2019
(14) Os preços das baterias caem à medida que o mercado aumenta, com a média do mercado em $ 156 / kWh em 2019 - BloombergNEF - 2019
