O número de carros elétricos no mundo está crescendo rapidamente – prevê-se que até 145 milhões de veículos estejam em circulação até 2030 e espera-se que a procura por baterias de íons de lítio aumente até 14 vezes. Isto levanta a questão de como lidar com a questão da reciclagem das baterias para que não representem uma ameaça ao meio ambiente. O que implica na prática a eliminação de baterias de automóveis?
Impacto ambiental das baterias EV
Os produtos químicos usados para fabricar baterias de carros elétricos são tóxicos, portanto, quando liberados no meio ambiente, podem ter efeitos negativos nos organismos vivos, incluindo os humanos. Por exemplo, o cádmio causa danos renais e anemia, o cobalto altera a função da tiroide, enquanto o lítio se deposita nos pulmões, causando inchaço. São os perigos do descarte irresponsável de baterias de automóveis os argumentos mais comuns levantados pelos oponentes da mobilidade elétrica. O esgotamento dos recursos naturais necessários para a produção de baterias, bem como as emissões de CO2 produzidas durante o seu processamento em múltiplas fases, também são questionáveis. Alguns desses problemas podem ser resolvidos com a reciclagem adequada das baterias de íons de lítio. Envolve a sua reutilização como armazenamento de energia, por exemplo, bem como a recuperação de materiais e matérias-primas valiosas no final da sua vida útil. Isto elimina qualquer desperdício ou risco de substâncias potencialmente perigosas entrarem no meio ambiente. O grau de dificuldade e, portanto, a rentabilidade da recuperação, depende do tipo de bateria.
Que tipo de design de bateria de carro é mais favorável?
As baterias de íon de lítio consistem em quatro componentes principais: cátodo, ânodo, eletrólito e separador. Eles também incluem um recipiente protetor de alumínio sólido e um invólucro de módulo, bem como tampas plásticas para células, fios ou conectores. Dependendo do material do cátodo, existem vários tipos de baterias de íons de lítio. Atualmente, três tipos de baterias são usados em todo o mundo para carros elétricos: baterias de lítio-níquel-manganês-cobalto (NMC), lítio-níquel-cobalto-alumínio (NCA) e baterias de lítio-ferro-fosfato (LFP). Os dois primeiros movimentam automóveis de passageiros, enquanto o terceiro é utilizado principalmente em ônibus elétricos. Suas principais vantagens incluem alta densidade energética, uso seguro e longa vida útil. Do ponto de vista da recuperação de matéria-prima, as baterias NMC e NCA são as mais favoráveis, pois podem ser recicladas hidro metalurgicamente e parcialmente com sucesso. Em contraste, os custos financeiros e ambientais da reciclagem de baterias de íons de lítio LFP são superiores aos da produção de baterias novas.
Eliminação e reciclagem de baterias de automóveis – o que envolve?
O que acontece com baterias usadas de carros elétricos? Contra intuitivamente, podem ganhar uma segunda vida como armazenamento de energia em outros processos de fabricação ou tornar-se uma fonte de energia para dispositivos menos exigentes, como uma scooter ou uma bicicleta eléctrica. Algumas empresas recolhem baterias usadas, que podem servir durante cerca de mais 10 anos como armazenamento de energia antes de precisarem de ser recicladas.
Qual é o processo de descarte da bateria?
Como as baterias variam na construção, a desmontagem é feita manualmente por pessoas qualificadas com roupas de proteção, pois possíveis erros na desmontagem das células podem resultar em ignição ou explosão. A etapa mais cara e trabalhosa na reciclagem de baterias é a extração de materiais valiosos como lítio, cobalto, níquel e manganês.
Normalmente existem três processos de reciclagem de baterias: piro metalúrgica, hidrometalurgia e parcial. No primeiro caso, os metais valiosos são recuperados por tratamento térmico, no segundo por reações químicas, enquanto o terceiro envolve a recuperação parcial dos materiais e a regeneração do resto do cátodo. A reciclagem de baterias na Europa é realizada em pequena escala por fábricas de reciclagem piloto e especializadas. Por enquanto, sua capacidade é suficiente em relação à demanda, mas o sistema certamente precisará ser ampliado. O Greenpeace prevê que 12,85 milhões de toneladas de baterias de carros elétricos serão retiradas de circulação até 2030.
Quanto tempo leva para uma bateria se deteriorar dependendo do seu tipo?
As baterias são frequentemente referidas como o produto mais perigoso da civilização. Independentemente do tipo, são prejudiciais ao meio ambiente devido à sua estrutura complexa e ao conteúdo de diversos produtos químicos. Qual é o tempo de decomposição dos componentes individuais da bateria? Estima-se que o invólucro metálico e outros componentes metálicos se decompõem após 100 anos, enquanto as substâncias químicas se decompõem após centenas de milhares de anos ou mesmo nunca. Portanto, são a causa da poluição permanente do solo e da água.
Com que rapidez as baterias se degeneram antes de irem para uma instalação de reciclagem de baterias?
Como regra geral, os fabricantes de baterias para carros elétricos oferecem uma garantia de 8 anos para as baterias. É geralmente aceite que uma bateria fica inutilizável quando a sua eficiência cai abaixo de 70-80%, o que, segundo a experiência dos condutores, pode acontecer mesmo após 12 anos, o que corresponde a percorrer cerca de 580.000 quilómetros. A vida útil das baterias de carros elétricos depende principalmente do número de ciclos de carga e descarga. Nesse aspecto, as baterias LFP são as preferidas, pois são projetadas para mais de 2.000 ciclos, ou aproximadamente 10 anos de uso. No entanto, devido à sua elevada potência, são utilizados principalmente em aplicações pesadas.
Em segundo lugar estão as baterias NMC com 1.000-2.000 ciclos. A sua principal vantagem é também a elevada densidade energética, o que significa que podem armazenar muita energia em relação ao seu peso, neste caso – 150-220 Wh/kg. O terceiro tipo de bateria frequentemente utilizado em carros elétricos são as baterias NCA com 500 ciclos e densidade de 200-260 Wh/kg. A lista fecha com baterias LMO (lítio-manganês) com 300-700 ciclos. Estas, no entanto, têm uma capacidade baixa em comparação com outros tipos de baterias. Estão também a ser desenvolvidas novas e melhores tecnologias, como a bateria de estado sólido com um eletrólito sólido, mas, por enquanto, ainda não são adequadas para utilização em automóveis.
Quanta matéria-prima pode ser recuperada das baterias?
A quantidade de matéria-prima recuperada no processo de reciclagem de baterias depende do seu design e das tecnologias disponíveis. Os cientistas ainda estão trabalhando em métodos de reciclagem de baterias de íons de lítio que produzirão os melhores resultados possíveis. Por exemplo, numa fábrica de reciclagem de baterias criada como parte de um consórcio formado pela Renault, Veolia e Solvey, os materiais ativos das baterias são imersos em N-metilpiridínio e – após drenagem e secagem – triturados através de ondas de ultrassom e lixiviados com ácido. Num tal processo, podem ser recuperados até 96% de cobalto e 98% de lítio. As quantidades de matérias-primas recuperadas de baterias serão em breve estritamente regulamentadas na União Europeia. No final de 2022, foram introduzidas regulamentações determinando que o níquel e o cobalto deveriam ser reciclados em 90% a partir de 2027, e até 95% a partir de 2030. Para o lítio, por outro lado, os valores foram fixados em 50 e 80. % respectivamente. No entanto, a elevada intensidade de mão-de-obra e de carbono da reciclagem de baterias de íons de lítio, bem como o custo de eliminação das baterias, continuam a ser um problema.
Fabricante de componentes sustentáveis para baterias de automóveis
Presume-se que a reciclagem de baterias de automóveis pode reduzir a sua pegada de carbono em cerca de 17%. Se você observar os componentes da bateria, o que mais pesa é a carcaça de alumínio e o recipiente responsável pela proteção dos módulos. Isso equivale a 126 kg em uma bateria de 400 kg! Sem contar o cátodo, o ânodo e o cobre, o próximo componente mais pesado da bateria são os componentes plásticos que desempenham funções de proteção e montagem, pesando cerca de 22 kg. Alguns desses componentes podem ser fabricados com sucesso a partir de plástico EPP inovador e ultraleve, que é cerca de 95% cheio de ar e 100% reciclável.
Nas nossas instalações concebemos e fabricamos componentes de espuma ultraleves para baterias automotivas em EPP, que combinam elevada resistência mecânica com excelentes propriedades de isolamento ou antiestáticas. Caixas moldadas, tampas e componentes de montagem para células feitas de EPP não só proporcionam excelente proteção contrachoques e variações de temperatura, mas também proporcionam excelente isolamento contra perfurações elétricas. Componentes de conexão e fixação especialmente desenvolvidos facilitam a instalação e posterior remoção das células. Além disso, o processamento do EPP é mais fácil e consome menos energia do que, por exemplo, o alumínio, produzindo assim menos emissões de CO2. Como resultado, é possível reduzir significativamente a pegada de carbono das baterias dos automóveis. Uma economia de ciclo fechado na indústria automóvel é um dos elementos das nossas atividades de RSC.