Số phận của pin ô tô điện đã qua sử dụng: Vẫn còn là câu hỏi mở

Pin đã qua sử dụng có thể là gót chân Achilles trong cuộc cách mạng xe điện — hoặc là mỏ vàng đang chờ chúng ta khai thác trong tương lai.

Pin EV chứa hàng trăm tế bào pin rất đỗi tinh vi và phức tạp. Khi chúng ta cần tháo rời để sửa chữa, chúng có thể gây nguy hiểm. Nếu xử lý không đúng cách, chúng sẽ tạo ra khói độc và hỏa hoạn. Nguồn: Allie Sullberg / Wired 

Mùa hè năm ngoái, Dirk Spiers, một người đàn ông Hà Lan cao lớn hiện đang sống tại Oklahoma, nhận được thông báo từ General Motors (GM) về những vấn đề mà xe điện Chevrolet Bolt đang gặp phải. Mẫu xe này từng được xem là cú vượt mặt vĩ đại của GM trước Tesla – trở thành chiếc xe điện thực sự dành cho thị trường đại chúng đầu tiên của Hoa Kỳ – nhưng giờ đây nó dần trở thành thảm hoạ. GM đã thu hồi các bu lông xe vì một loạt vụ cháy hy hữu nhưng có tính sát thương cao bùng phát khi tài xế để xe sạc qua đêm. GM đã tìm ra vấn đề: vụ cháy bắt nguồn từ những sai sót trong tế bào pin lithium-ion do LG Chem của Hàn Quốc sản xuất.

Giờ đây, nhà sản xuất ô tô đang mở rộng đợt thu hồi với toàn bộ 141.000 bu lông được bán ra trên toàn thế giới kể từ năm 2017. GM sẽ phải lên một kế hoạch lớn để khắc phục sai sót. Không giống như các loại pin axit chì có kích thước bằng lò nướng bánh được lắp đặt bên trong hầu hết các loại xe chạy bằng khí đốt, bộ pin lithium-ion bên trong mẫu xe Bolt được lắp dọc theo hết chiều dài cơ sở của xe (wheelbase – được tính từ điểm tiếp xúc của trục bánh trước của xe tới mặt đường đến tiếp xúc của trục bánh sau của xe với mặt đường) và nặng 960 pound. Nó chứa hàng trăm tế bào pin rất đỗi tinh vi và phức tạp. Khi chúng ta cần tháo rời để sửa chữa, chúng có thể gây nguy hiểm. Nếu xử lý không đúng cách, chúng sẽ tạo ra khói độc và hỏa hoạn.

Người đại diện GM quyết định gọi cho Spiers để nhờ ông giúp đỡ. Mối quan hệ của ông với GM đã bắt đầu từ 11 năm trước, khi ông hỏi người đứng đầu bộ phận phát triển cho mẫu xe trước đó của của công ty – Chevrolet Volt, về việc GM định sẽ làm gì với pin khi chúng bị hỏng hoặc ngừng hoạt động (chết pin). Hóa ra GM thực sự không có kế hoạch gì cả. Spiers đã biến câu hỏi đó của mình thành một công việc kinh doanh, hiện ông đảm nhận công việc hậu cần cho pin EV đã chết và sắp chết từ mọi nhà sản xuất ô tô lớn bán ở Mỹ, ngoại trừ Tesla. Cụ thể, Spiers New Technologies (SNT) nhận pin bị lỗi và vận chuyển, kiểm tra và — nếu có thể — tháo rời, sửa chữa và tân trang chúng. “Chúng tôi đảm nhận phần công việc mà không ai muốn làm”, Spiers nói.

Khi không thể sửa chữa hoặc tái sử dụng pin được nữa, công ty sẽ tái chế một số pin tại cơ sở của mình. Công ty cũng lưu trữ rất nhiều pin. Nhà kho chính của SNT ở thành phố Oklahoma chứa hàng trăm pin ô tô điện, xếp chồng lên nhau trên các kệ cao 30 feet. Những kệ này sẽ tiếp tục cao lên, bởi GM sẽ gửi đến SNT số pin từ những chiếc xe Bolt mà họ thu hồi.

Những bộ phận pin đó và cả hàng triệu bộ phận pin khác tương tự như vậy đã và đang ra đời, là một thách thức đối với tương lai điện khí hóa của thế giới. Các nhà sản xuất ô tô đang đổ hàng tỷ USD vào điện khí hóa với lời hứa rằng thế hệ ô tô này sẽ “xanh” hơn so với các thế hệ xe trước đây chạy bằng khí đốt. Vào cuối thập kỷ này, Cơ quan Năng lượng Quốc tế ước tính sẽ có từ 148 triệu đến 230 triệu phương tiện chạy bằng pin trên toàn thế giới, chiếm tới 12% số lượng xe ô tô toàn cầu.

Song pin lithium-ion, tương tự như các thiết bị điện tử khác, rất độc hại và có thể gây ra các đám cháy lớn và lan nhanh — và sẽ càng nguy hiểm hơn nếu chúng được lưu trữ tập trung với số lượng lớn. Một báo cáo gần đây của EPA cho thấy pin lithium-ion đã gây ra ít nhất 65 vụ cháy tại các cơ sở xử lý rác thải đô thị vào năm ngoái, mặc dù hầu hết đó đều là các loại pin nhỏ hơn, như pin dành cho điện thoại di động và máy tính xách tay. Trong nhà kho của SNT, những đường ống nước khẩn cấp màu đỏ tươi vắt ngang trần nhà, một biện pháp bảo vệ để đối phó với rủi ro.

Nhưng nhìn theo cách khác, những loại pin cũ đó là cơ hội cho một tương lai ô tô xanh hơn. Xe điện thân thiện với môi trường hơn so với các loại xe chạy bằng khí đốt, nhưng chúng vẫn đi kèm với chi phí môi trường. Pin chứa các khoáng chất có giá trị như coban và lithium, chủ yếu được khai thác và xử lý ở nước ngoài – ở nơi đó, chúng khiến các nguồn tài nguyên quan trọng như nước bị ô nhiễm và góp phần vào lượng khí thải carbon toàn cầu. Do đó, việc tái chế pin sẽ giúp “giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính ở các nước phát triển, các trung tâm đô thị cũng như những nơi khai thác vật liệu”, Hanjiro Ambrose, một kỹ sư tại Đại học California, Viện Nghiên cứu Giao thông Davis, cho biết.

Trong một tương lai lý tưởng, mỗi viên pin lithium-ion xếp chồng lên nhau trong nhà kho Oklahoma sẽ được tái sử dụng và tái chế, cứ liên tục như vậy, để tạo ra pin lithium-ion có tuổi thọ 10, 25, thậm chí 50 năm — hạn chế phải dùng những vật liệu mới. Các chuyên gia gọi đây là “nền kinh tế tuần hoàn”. Để đưa ý tưởng này thành hiện thực, các nhà tái chế đang chạy đua để tìm ra một cách hiệu quả và thân thiện với môi trường, thu hồi những phần quý giá trong pin đã qua sử dụng để tạo ra một thứ gì đó mới. Có thể kể tên một số công ty đang tham gia vào lĩnh vực này như Redwood Materials, một công ty ở Nevada do các cựu giám đốc điều hành Tesla đứng đầu; Northvolt của Châu Âu; và Li-Cycle có trụ sở tại Toronto.

Rất nhiều khó khăn

Về lý thuyết, theo nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm của Alissa Kendall, giáo sư tại Đại học California, Davis, vật liệu tái chế có thể cung cấp hơn một nửa lượng coban, lithium và niken trong các loại pin mới vào năm 2040, ngay cả khi xe điện lúc đó đã trở nên phổ biến hơn. Ngành công nghiệp xe điện mới nổi cần một quy trình kết thúc vòng đời hợp lý cho pin, cùng với các trạm sạc rộng rãi, các kỹ thuật viên ô tô được đào tạo và một lưới điện chắc chắn. Đó là cơ sở hạ tầng thiết yếu, chìa khóa để biến tương lai điện khí hóa của chúng ta trở nên xanh nhất có thể. “Chúng ta phải kiểm soát những loại pin chết này”, Kendall nói “Nếu không nó sẽ trở thành một cơn ác mộng.”

Việc khai thác các vật liệu có giá trị từ pin EV rất khó và tốn kém. Quy trình tái chế thường bao gồm việc cắt nhỏ pin, sau đó phá vỡ chúng bằng nhiệt hoặc hóa chất tại các cơ sở chuyên dụng. Cái khó ở đây là làm thế nào để đưa pin chết từ nơi xe gặp sự cố đến các cơ sở xử lý. Theo một nghiên cứu gần đây, khoảng 40% tổng chi phí tái chế đến từ bước vận chuyển. Pin EV rất lớn nên chúng cần được vận chuyển bằng xe tải (không phải máy bay) qua quãng đường dài để đến các cơ sở tái chế tập trung. Quá trình xử lý pin lithium-ion đòi hỏi những điều kiện khắt khe đến mức các đại lý đã chọn vận chuyển toàn bộ một chiếc xe bị hư hỏng nặng 4.000 pound đến thành phố Oklahoma, chỉ để SNT có thể tháo ra, sửa chữa hoặc tái chế pin nặng 1.000 pound bên trong.

Nói chung, quy trình này tốn nhiều công sức và tài nguyên đến mức nó thường vượt quá chi phí khai thác vật liệu mới từ lòng đất. Hiện tại, vật liệu pin duy nhất được tái chế có thể mang lại lợi nhuận là coban, bởi vì nó rất hiếm và đắt tiền. “Tái chế sẽ không mang lại lợi nhuận cho tất cả mọi người. Đó là kinh tế học giả tưởng,” Leo Raudys, Giám đốc điều hành của Call2Recycle, một tổ chức phi lợi nhuận chuyên xử lý hậu cần tái chế cho pin chết, khẳng định.

Tóm lại, khi pin chết, người dùng có khả năng phải trả tiền cho cơ sở tái chế để được “thoát” khỏi nó. Raudys tin rằng sẽ không nhiều người có thể vứt trộm pin EV, một phần vì chúng quá lớn và khó che giấu. Các bãi rác sẽ không muốn thu dọn chúng vì nguy cơ hỏa hoạn cao. Không khó để truy tìm chủ sở hữu của một pin bị vứt chỏng chơ ở đâu đó, hoặc ít nhất biết được pin này do hãng nào sản xuất. Điều này sẽ giúp mọi người tuân thủ việc tái chế pin EV hơn.

Hans Eric Melin, người sáng lập của Circular Energy Storage, một công ty tư vấn tập trung vào quản lý vòng đời của pin, bày tỏ sự đồng tình. Thời gian sẽ giải quyết nhiều vấn đề; khi càng nhiều pin chết, việc tái chế số lượng lớn sẽ làm giảm chi phí. Tuy nhiên, một vấn đề khác tiếp tục nảy sinh: Gửi xe ô tô điện đã qua sử dụng ra nước ngoài là một cách quan trọng để giúp người dân ở các nước đang phát triển tiếp cận với những loại xe ít phát thải ra môi trường hơn, song liệu những nơi này có được trang bị để tái chế an toàn khi pin hư hỏng hoặc xe chết máy hay không?

Tại Mỹ, Cơ quan Bảo vệ Môi trường của California đã triệu tập một ủy ban cố vấn để xem xét đưa ra quy định về tái chế pin. Trong các cuộc họp gần đây, các nhà vận động hành lang trong ngành công nghiệp ô tô đã lập luận rằng bất cứ ai tháo pin ra khỏi ô tô khi hết tuổi thọ của nó phải có trách nhiệm đảm bảo rằng nó đến tay cơ sở tái chế.

Tại thành phố Oklahoma, pin trong kho SNT chủ yếu đến từ những chiếc xe vẫn còn bảo hành, có nghĩa là các nhà sản xuất ô tô phải chịu trách nhiệm về chúng. Tyler Help, người đứng đầu bộ phận phát triển kinh doanh của công ty, cho biết các nhà sản xuất ô tô đang trả tiền cho SNT để giữ lại pin cũ của họ vì họ không biết thị trường pin đã qua sử dụng sẽ như thế nào và liệu vật liệu bên trong pin có thể có giá trị hơn trong tương lai hay không.

Ngồi trong phòng họp của công ty, Spiers bày tỏ ông rất lạc quan trước tương lai của ngành này. Công ty hiện vẫn đang nghiên cứu các cách thức xử lý, tái chế những loại pin trong nhà kho. Dù thế nào đi nữa, ông tin rằng pin ô tô điện bị hỏng sẽ không bị vứt bỏ, chúng sẽ mở ra cho chúng ta những cơ hội mới.

Hà Trang tổng hợp

Nguồn;

Cars Are Going Electric. What Happens to the Used Batteries?

How GM Beat Tesla to the First True Mass-Market Electric Car