Recyklace baterií jako velký nápad

ABSTRACT: Cobalt, nickel and lithium are highly desires minerals for the development of batteries and electric vehicles. The consistent recycling of old batteries can be a source of these materials, as demonstrated by the Redwood Materials recycling plant in Nevada.

Jedním z přednášejících byl inovátor lithium-iontových baterií, šampión v elektrických vozech, zakladatel a majitel společnosti Redwood Materials, bývalý student J. B. Straubel, který hovořil o nutnosti velkých myšlenek v inovacích a v podnikání. Ale je recyklace takovou velkou myšlenkou? Praxe potvrzuje, že ano, pokud se známý princip doplní nejmodernější technikou a začlení do moderního organizačního schématu.

Bateriový kolos Redwood Materials v nevadské poušti chce pomoci rozvinout americký recyklační průmysl. Začal s 30 hektary starých baterií směřujících k recyklaci. Nyní zde zpracuje 80 až 100 tisíc akumulátorů z elektromobilů ročně. To se může zdát jako málo, ale ve skutečnosti by zvládl za rok zrecyklovat všechny elektromobily, které se v USA prodaly v roce 2016.

Dnes dokáže z akumulátorů pomocí vylepšeného procesu hydrometalurgie získat zpět 95 % lithia a další prvky, jako nikl nebo kobalt.

CÍLEVĚDOMÝ STRAUBEL

Jeffrey Brian Straubel (narozen 1975) už jako vysokoškolák objevil vášeň pro energii a svůj volný čas trávil přestavbou starého Porsche na elektrické auto. V té době byly olověné baterie stále nejlepší technologií pro elektrická vozidla. Straubel po promoci spoluzaložil Volacom, společnost vyrábějící elektrická letadla, což mu v roce 2003 přivedlo do cesty vizionáře Elona Muska. Nastoupil do jeho Tesly v roce 2004 jako zaměstnanec číslo 5. Začátky vyžadovaly odvážné myšlení. Lithium-iontové baterie byly drahé. Lídři Tesly ale přesto chtěli světu ukázat, že elektromobily jsou proveditelné a žádoucí.

V Tesle řídil Straubel vývoj bateriových článků, dodavatelský řetězec a vedl první koncept Gigafactory. Měl hlavní roli ve výzkumu a vývoji, v budování týmu a provozní expanzi od prototypů až po sério­- vou výrobu a rozšíření výroby baterií. Nesl také odpovědnost za hodnocení nových technologií, technickou prověrku klíčových dodavatelů a partnerů, duševní vlastnictví a testování systémů. Je přesvědčen, že průměrná životnost baterií používaných v současných elektromobilech, činí zhruba patnáct let. K tomuto závěru došel na základě svých poznatků z vývoje baterií právě pro modely Tesla. Podle něho se baterie „nedožijí” zmíněných patnácti let pouze vinou nějaké závady, případě v důsledku jejich extrémního namáhání. Lze tak do budoucna očekávat, že patnáctiletá životnost baterie bude v podstatě kopírovat životnost celého auta. Nepředpokládá tedy, že by majitelé chtěli po takového době nahrazovat v elektromobilu vysloužilou baterii za novou.

V roce 2017 Straubel založil firmu Redwood Materials a stal se jejím generálním ředitelem. Společnost pracuje na vytváření bateriových materiálů a produktů pro lithium-iontové baterie z recyklovaných baterií. Již nyní je díky recyklaci schopna vyrobit dostatek materiálů pro baterie několika set tisíc nových vozů.

Redwood Materials vynalézá udržitelné materiály vytvářením cirkulárních dodavatelských řetězců, přeměnou odpadu na zisk a řešením dopadů nových produktů na životní prostředí dříve, než k nim dojde.

V roce 2020 společnost Redwood uzavřela své první kolo fundraisingu se 40 miliony dolarů získanými od ekologického investičního fondu, který zahrnuje zakladatele Amazon.com Inc. Jeffa Bezose a spoluzakladatele Microsoft Corp. Billa Gatese.

Společnost Redwood bude moci Amazonu a dalším společnostem nabídnout udržitelné způsoby recyklace baterií, elektroniky a dalších produktů s ukončenou životností prostřednictvím technologií šetrných k životnímu prostředí, které vytvoří udržitelný, oběhový dodavatelský řetězec. Redwood Materials také pomůže Amazonu správně recyklovat elektrovoltaiku, další lithium-iontové baterie a elektronický odpad z jiných částí podnikání Amazonu a znovu použít jejich části.

Straubel doufá, že do 10 let sníží recyklace cenu surovin pro lithium-iontové baterie zhruba na polovinu toho, co stojí těžba původního materiálu.

V červnu 2021 oznámila společnost Redwood plány na rozšíření svého zařízení v Carson City v Nevadě a odhalila záměry na vybudování dalšího zařízení v průmyslovém centru Tahoe-Reno a na nábor dalších 500 zaměstnanců.

Poté získala od investorů dalších 775 milionů dolarů.

Pro společnost Redwood Materials představují řady kartonových krabic na štěrkovém parkovišti minulost i budoucnost elektrických vozidel. Provizorní skladovací prostor se rozkládá v novém závodě na recyklaci baterií nedaleko města Rena v Nevadě. Většina krabic je velká asi jako pračka a je zabalena v bílém plastu. Ale některé jsou otevřené a odhalují svůj obsah: bezdrátové klávesnice, vyřazené hračky, kusy použitých autobaterií.

Zdroj: Redwood Materials

Recyklační linka v evropském závodě

Zdroj: Redwood Materials

ZELENÁ VÝROBA

Novináři, kteří měli možnost recyklační závod navštívit, s nadšeným obdivem popisují technologický proces. Jedním z klíčových vynálezů je kalcinátor, obří pomalu rotující tunel RC1, v němž se „vaří“ baterie při teplotě asi 300 °C. Jakmile se rozběhne, nespotřebovává téměř žádnou energii – pouze tu odpadní z tavených baterií. Žádný kyslík, žádný oheň, žádný odpad. Reduktivní kalcinace plně uvolňuje nikl, kobalt, grafit a lithium z jiných materiálů, ale nevytváří slitiny ani odpad strusky.

Velkou předností tohoto zařízení (kromě zanedbatelných emisí) je jeho škálovatelnost. Už plánují RC2, který by mohl být pětkrát větší. Ten by mohl zpracovávat například obrovské baterie nákladních elektrických aut.

Z tunelu putují materiály z baterií do mechanické separace a poté pod obrovské magnety. Pak do hydrometalurgického prostoru, kde se bateriový černý kal mění v prach.

Nezávislé skupině výzkumníků ze Stanfordské university byl umožněn přístup k datům společnosti. Zjištění jsou pozoruhodná. Recyklované materiály mohou snížit emise o 80 % ve srovnání s materiály vyrobenými z původních surovin.

Redwood Materials uvádí, že závod na recyklaci a zpracování materiálů pro baterie, využívá o 80 procent méně energie, generuje o 70 procent méně emisí CO₂ a vyžaduje o 80 procent méně vody ve srovnání se zařízením, které by využívalo nerecyklované materiály.

Společnost používá analogii „nadzemního dolu“, když říká, že její proces představuje první „důl“ na nikl ve Spojených státech a jediný zdroj lithia v komerčním měřítku. Na rozdíl od tradičních těžebních projektů, jejichž uvedení do provozu často trvá téměř 10 let, postavili své zařízení a aktivovali ho za méně než čtvrtinu této doby.

V USA se otevírají nebo se staví další zařízení na recyklaci materiálů z baterií.

„Ve srovnání s jinými recyklačními technologiemi výsledky našeho procesu mají minimálně o 40 procent méně emisí než ostatní recyklační společnosti,“ ujišťuje společnost. Také oznamuje, že dokáže zpracovat více než 40 000 metrických tun ročně. Závod v Nevadě zahrnuje hydrometalurgické provozy, rotační kalcinátor pro rozsáhlou recyklaci a technologii výroby bateriové anodové měděné fólie.

Zařízení pro hydrometalurgii recykluje šrot z výroby baterií na surový nikl a kobalt a zahrnuje úspěšnou regeneraci 95 procent lithia ze šrotu baterií. Získaný nikl, lithium a další kovy se čistí na meziprodukty, nebo se převádějí na chemikálie pro výrobu vysoce kvalitních katodových aktivních materiálů.

Závod v Nevadě momentálně zpracovává 30 000 tun vysloužilých baterií a výrobního šrotu ročně a jeho zařízení může do konce letošního roku zvýšit kapacitu na 60 000 tun.

SORTIMENT SE ROZŠIŘUJE

Redwood Materials recykluje baterie elektroaut Tesla a také elektrokol. Nyní rozšiřuje svou výrobní paletu recyklací baterií stacionární skladovací rozvodny připojené k solární farmě na Havaji. Jedná se o 4MWh zařízení na ostrově Kauai, jež je součástí masivního solárního pole. Vyřazení z provozu bylo nedávno dokončeno a baterie jsou nyní přepravovány do závodu společnosti v Nevadě. Ve vyřazování stacionárních úložišť z provozu a recyklaci lze spatřovat velký byznys, protože jen v USA jich bylo loni instalováno 4,8 GW. Společnost nedávno uzavřela partnerství se Southern Company a EPRI na recyklaci jednoho z prvních síťových lithium-iontových bateriových úložných systémů v Cedartown ve státě Georgia.

NA ŘADĚ JE EVROPA

Během šesti krátkých let jsme byli svědky toho, že společnost zabývající se recyklací baterií dosáhla významných milníků expanze a vydělala mnohamiliardové zhodnocení a zároveň spolupracovala se společnostmi jako Volkswagen Group, Panasonic a Amazon.

S velkou finanční podporou a novým americkým ústředím, které se staví v Jižní Karolíně, podnikání společnosti Redwood v oblasti recyklace baterií nadále nabírá na síle. Očekává se, že prodeje elektromobilů v USA jen letos překročí 1,6 miliardy dolarů, což připraví půdu pro velký nárůst baterií na silnicích a nakonec i článků, které bude nutné recyklovat a přepracovat.

Jak bylo naplánováno, Redwood Materials se nyní zaměřuje na Evropu. Společnost oznámila akvizici společnosti Redux Recycling GmbH – předního recyklátora lithium-iontových baterií v EU, se sídlem v Bremerhavenu na německém pobřeží Severního moře.

Jako přední recyklátor lithium-iontových baterií v EU s sebou Redux přináší 10 000 tun roční zpracovatelské kapacity na kontinentu poblíž jednoho z jejích nejvýznamnějších přístavů pro automobily. Díky tomu bude moci snadněji přepravovat, recyklovat a znovu používat akumulátorové sady přivezené z celé Evropy.

Myšlenka „dodavatelských řetězců s uzavřenou smyčkou“ se po léta zdála poněkud přitažená za vlasy. Nyní se stává realitou. Baterie nesmí končit jako toxický odpad na skládce. Jsou prostě příliš cenné a jejich hodnota v příštích letech jen poroste.

Není to jen hezké gesto pro budoucí generace, ale mohl by to být cenný nástroj, jak uvolnit sevření, v němž Čína škrtí Evropu i USA. V globálním dodavatelském řetězci elektromobilů je to pro USA stále větší priorita.

V této souvislosti je jistě zajímavé nejnovější sdělení firmy Redwood Materials, že nyní získala více než 1 miliardu dolarů a usiluje o rozšíření svých operací ve Spojených státech.