Tái Chế Pin Li-ion: Hình Thức Bảo Vệ Môi ... - Công Nghiệp Môi Trường

Ngày nay, nhiều quốc gia châu Âu, châu Mĩ, Canada, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc và một vài nước khác trên thế giới quan tâm đến vấn đề chế tạo pin. Mỗi quốc gia có quy trình riêng và mang lại những hiệu quả khác nhau. Trong đó, một số quy trình chỉ có thể tái chế được một phần như đồng và nhôm, một số khác tái chế hoàn toàn và tạo ra các sản phẩm thay thế như lithium carbonat, coban sunfat và niken sunfat. Nhưng nhìn chung, các quốc gia sử dụng phương pháp thủy luyện. Như vậy các thành phần chất lỏng trong pin được phân tách nhờ phản ứng với nhau. Tuy nhiên, trước khi thủy luyện, pin phải trải qua quá trình cơ học như cắt hay nghiền nhỏ và nhiệt phân hoặc nấu chảy.

Mỗi nhà máy có nguồn cung và đầu ra riêng. Nếu không cung cấp đủ lượng pin để tái chế, rất khó để có được một quy trình hiệu quả. Tương tự như vậy, nếu không đầu ra không ổn định, nỗ lực để tinh chỉnh ra sản phẩm cuối cùng trở nên vô nghĩa.

Trong năm 2018, lượng pin dùng để tái chế ước tính lên đến con số 97.000 tấn. Trong đó, 67.000 tấn sử dụng cho nhà máy ở Trung Quốc và 18.000 tấn được tái chế ở Hàn Quốc. Hai nước này dự trữ lượng lớn vật liệu cho sản xuất pin và cũng là những quốc gia đi đầu trong sản xuất pin. Do đó, hai nước này có nhu cầu lớn về nguyên liệu thô, chất dùng cho quá trình tái chế. Bên cạnh đó, các nhà sản xuất pin đóng vai trò nhà tái chế pin.

Ngày nay, có hơn 20 công ty tái chế pin ở Trung Quốc và khoảng 6 công ty tái chế pin ở Hàn Quốc. Nguyên liệu được thu gom cả trong nước và nước ngoài. Một số công ty Trung Quốc đã tận dụng lượng lớn pin có chất liệu tốt, phù hợp trong quá trình tái chế từ các xưởng và nhà máy trong khu vực thải ra. Tại Hàn Quốc, nhiều pin được nhập khẩu trực tiếp từ các cơ sở thu gom pin cũ tại các nước châu Á, châu Úc, Châu Âu và Bắc Mỹ. Pin sẽ được xử lý ngay tại nơi thu gom trước vận chuyển đến nơi tái chế.

Biểu đồ cột thể hiện lượng pin Lithium được tái chế theo địa lý và loại pin tái ché.

Ở châu Âu và Bắc Mỹ, khối lượng pin lithium-ion được xử lý vẫn còn khá thấp. Lý do chính vì pin không tách rời để thu gom, mà thu gom nguyên những thiết bị chưa pin, sau đó đem bán lại cho các công ty châu Á xử lý để tái sử dụng. Hầu hết các nhà tái chế bên ngoài Hàn Quốc và Trung Quốc khó khăn trong việc kết nối trực tiếp với nhà thu gom pin.

Pin được sử dụng nhiều hiện nay là pin LCO. Với hàm lượng 17% coban, những pin này ưu thế cao trong tái chế và thường mang lại lợi nhuận cao. Điều đó có nghĩa là việc tái chế các pin này mang lại những mặt tích cực trong chuỗi giá trị từ việc thu gom đến tái chế, nhờ vào giá coban cao.

Tuy nhiên, trong cả pin mới và pin cũ hiện như pin NCA, LFP và LMO chứa một lượng coban nhỏ, không đáng kể. Với giá cả hàng hóa phải chăng, và các quy trình hiệu suất tốt và các sản phẩm đầu ra có giá trị, hầu hết các hóa chất này có thể được tái chế mang lại lợi nhuận nếu chúng được nhận dưới dạng phân tử. Tuy nhiên ngày nay sự phổ biến của pin công nghiệp, trong đó các phân tử được liên kết trong các mô-đun và đồng bộ với hệ thống làm mát và điện tử. Những thiết bị lớn này đòi hỏi chuyên môn và kĩ năng thành thục khi tháo rời. Hơn nữa, ngay từ đầu nhiều bộ pin không được tính toán đến việc tháo rời để tái chế về sau nên sẽ mất thời gian để xử lý. Điều này đã làm cho việc tái chế nhiều lần thành một quá trình tốn kém.

Hơn thế nữa, việc hợp nhất của các loại pin cùng chủng loại sẽ dần thay đổi vì các nhà máy có thể tối ưu và có thêm kinh nghiệm cho việc xây dựng mô hình tái chế pin và tự động hóa quy trình. Tuy nhiên, đây là một thách thức đối với kinh tế trong tái chế pin sao cho chi phí vật liệu thấp nhất như pin LFP.

Pin Lithium LCE được tái chế trên toàn cầu và lượng Coban thu lại được từ tái chế qua các năm.

Dung lượng thị trường vật liệu tái chế từ pin lithium-ion (KUSD)

Nguồn nguyên liệu tái chế chỉ mới là một phần trong cả thị trường tái chế rộng lớn từ các loại pin cho đến hàng phế liệu. Dự kiến khi nhu cầu vật liệu thô ngày càng tăng thì việc tái chế pin cũng sẽ phát triển mạnh mẽ trong dài hạn. Mặc dù việc tái chế pin lithium ngày càng phát triển nhưng chúng chỉ mới chiếm một phần nhỏ trong tổng số lượng pin thải ra. Tình hình cũng diễn ra tương tự với các kim loại như niken, nhôm và đồng.

Trường hợp ngoại lệ là coban. Vì lượng vật liệu có thể tái chế lớn nhất đến từ pin LCO đã có mặt trên thị trường trong một thời gian dài và có lượng coban trên 1 kg cao hơn trường hợp của NMC và NCA, khối lượng coban tái chế không đáng kể so với những gì hiện đang được sử dụng trong sản xuất. Năm 2018 có tới 14.000 tấn coban, tương đương hơn 10% nguồn cung từ các nguồn khai thác có sẵn từ việc tái chế. Tuy nhiên, khi thị trường coban nói chung tăng thị phần coban tái chế sẽ giảm khi lượng coban trong các loại NCA và NMC mới sẽ không bằng pin LCO.

Về giá trị thị trường, ngành tái chế pin lithium-ion vào năm 2025 sẽ xử lý pin và phế liệu pin với giá trị 2,6 tỷ USD theo giá kim loại hiện nay (tháng 12/2018). Trong số này, coban chiếm 58% và lithium 17%. Nếu giá từ quý I.2018, khi cả giá coban và lithium đạt mức cao nhất, sẽ được sử dụng thay vào đó, tổng giá trị thị trường vào năm 2025 sẽ vượt quá 3,8 tỷ USD. Điều này cho thấy thị trường pin tái chế nhạy cảm như thế nào đối với những thay đổi trên thị trường hàng hóa.

Trị giá thị trường về tái chế là quan trọng không chỉ đối với lợi nhuận thực tế trong ngành tái chế. Nó cũng ảnh hưởng đến việc thu gom pin và đầu ra cho sản phẩm. Với giá hàng hóa cao hơn sẽ có nhiều chi phí hơn cho thị trường để khuyến khích người dùng thu gom và gửi pin đã sử dụng đến cơ sở tái chế. Như vậy, sẽ giúp ích nhiều cho việc giảm thêm chi phí pin, đồng thời thúc đẩy sử dụng lại pin lần thứ hai với giá cả hợp lý từ các nhà tái chế hoặc thậm chí được trả thêm cho nhà cung cấp pin dùng cho tái chế như nhà máy tân trang và nhà sản xuất.