Električna vozila i njihove baterije ključni su korak prema održivijoj budućnosti u prijevozu, budući da nude čišću i zeleniju alternativu tradicionalnim automobilima s motorom s unutarnjim izgaranjem. Rad električnih vozila na cesti rezultira značajno manjim emisijama stakleničkih plinova, s nultom emisijom iz ispušne cijevi.

Međutim, proizvodnja baterija za električna vozila predstavlja ekološke izazove. Neka su istraživanja pokazala da proizvodnja tipične baterije za EV može rezultirati većom emisijom ugljika u usporedbi s automobilima na benzin. To je zbog značajne količine energije potrebne za nabavu sirovina i sam proces proizvodnje.

Većina te potrošnje energije povezana je s proizvodnjom baterija, što zahtijeva ekstrakciju rijetkih i zahtjevnih materijala kao što su litij, kobalt i mangan.

 

Održivost baterija električnih vozila

Dok trenutni proizvodni procesi za EV baterije još nisu održivi koliko bismo željeli, njihov čist rad tijekom životnog vijeka vozila više nego kompenzira početni utjecaj na okoliš. Ključno je da industrija nastavi raditi na tome da proizvodnju baterija učini održivijom i prijeđe na čiste izvore energije.

U ovom ćemo članku dublje istražiti utjecaj skupljanja sirovina za EV baterije na okoliš, ispitati rastuće alternative i objasniti zašto je vožnja električnim pogonom održivija opcija od vožnje benzinskim automobilom, čak i uz trenutne izazove.

 

Uspon električnih vozila kao održive alternative

Vozači diljem svijeta postaju svjesniji svog utjecaja na okoliš. Prema našem istraživanju u suradnji s Ipsosom, 62 posto opće javnosti kaže da je smanjenje emisija CO2 u prijevozu važno, a 7 od 10 vozača električnih vozila navodi ekološka pitanja kao presudna pri kupnji automobila. Stoga ne čudi da električna vozila dobivaju na popularnosti.

Dok električna vozila proizvode malo ili nimalo emisija tijekom vožnje, njihova proizvodnja, a posebno njihova baterija, mogu imati značajan utjecaj na okoliš.

Istražimo detaljnije kako baterije za električna vozila i sirovine koje sadrže mogu biti manje ekološki prihvatljivi nego što se čini.

 

Utjecaj proizvodnje i odlaganja baterija na okoliš

Baterije električnih automobila složene su komponente koje sadrže mnoge elemente rijetke zemlje (REE), poput litija, nikla, kobalta i grafita. Kao što im ime govori, te je materijale teško pronaći i izvući, zahtijeva intenzivno rudarenje, pa čak i neke procese zagađivanja kako bi se odvojili od tla. Zbog toga proizvodnja baterija za EV može biti ekološki izazovna.

Proizvodnja EV baterija

EV baterija sastoji se od tisuća punjivih litij-ionskih ćelija spojenih u baterijski paket. Osim sirovina koje čine njegove ćelije, EV baterija treba mnogo više hardverskih i softverskih komponenti kako bi bila funkcionalna. Pogledajmo utjecaj proizvodnje baterije za električna vozila na okoliš.

Sirovine za EV baterije

Primarni materijali koji čine EV bateriju su litij, mangan i kobalt. Izvješće Naturea procjenjuje da tipična EV baterija koristi oko 8 kilograma litija, 14 kilograma kobalta i 20 kilograma mangana.

Istražimo u nastavku proces rudarenja svakog materijala i njegov utjecaj na okoliš.

 

Litij-ion

Iako postoje druge kemijske kombinacije baterija za električna vozila, litij-ionske ćelije daleko su najpopularnije, zahvaljujući svojoj isplativosti i relativno visokoj gustoći energije, nudeći optimalan kompromis između kapaciteta za pohranu električne energije i cijene.

Litij-ionsko rudarenje

Litij se uglavnom proizvodi iz slanih ravnica ili podzemnih rezervoara slane vode, a većina proizvodnje koncentrirana je u Južnoj Americi (odnosno Boliviji, Argentini i Čileu) i Kini.

Ekstrakcija litija iz slane vode prilično je jednostavna i izvodi se isparavanjem vode kako bi iza sebe ostala otopina bogata litijem.

Utjecaj rudarenja litija na okoliš
Zbog ovog procesa isparavanja, rudarenje litija koristi veliku količinu podzemne vode koja se gubi u procesu. To može lokalne zajednice lišiti pitke vode i naštetiti poljoprivredi smanjenjem količine vode dostupne za navodnjavanje – posebno s obzirom na to da se većina svjetskog litija crpi u sušnim regijama s oskudnim zalihama vode.

Povrh toga, preostala tekućina nakon ekstrakcije litija može sadržavati otrovne ili radioaktivne elemente i treba je očistiti i pohraniti prije nego što se pusti.

Kobalt

Osim litija, kobalt je često citirani krivac za ekološki i društveni utjecaj EV baterija. Kobalt je trenutno jedna od glavnih komponenti ćelija EV baterije.

Vađenje kobalta
Kobalt se proizvodi kao nusprodukt rudarenja bakra i nikla, ali se također može eksploatirati izravno, a Australija i Demokratska Republika Kongo (DRC) su glavni proizvođači.

Utjecaj rudarenja kobalta na okoliš

Kobalt je možda jedan od najproblematičnijih materijala koji se koriste u električnim vozilima, kako ekološki tako i društveno. Rudnici kobalta proizvode otrovne ostatke koji mogu iscuriti u okoliš, trujući podzemne vode i naštetiti obližnjim zajednicama. Osim toga, taljenje rude kobalta proizvodi pare s visokom koncentracijom sumpornog oksida i drugih zagađivača zraka.

Povrh svog utjecaja na okoliš, rudnici kobalta također izazivaju zabrinutost za rad. Uz malo formalne regulative i nadzora, radnici u rudnicima kobalta često su nedovoljno plaćeni i nemaju odgovarajuću zaštitnu opremu, alate i obuku. Ovi opasni uvjeti stvaraju problematičnu radnu praksu, što može dovesti do ozljeda ili čak smrti.

Kako bi se pozabavili ovim nepovoljnim okolnostima, mnoge vodeće automobilske tvrtke obvezale su se nabaviti kobalt, grafit i litij iz pouzdanih i sljedivih izvora. U međuvremenu, proizvođači baterija odmiču se od upotrebe kobalta i više se fokusiraju na materijale koji su lako dostupni i imaju manje problema, kao što su nikal ili željezo. Inovativne studije o solid-state baterijama imaju potencijal za potpuno uklanjanje upotrebe kobalta i značajno povećanje kapaciteta i učinkovitosti novih baterija.

 

Mangan

U usporedbi s litijem i kobaltom, mangan se često zanemaruje u raspravama o sirovinama potrebnim za proizvodnju baterija za EV. Ipak, to je kritična komponenta u baterijama električnih automobila, a potražnja za njim je znatno porasla posljednjih godina.

Vađenje mangana

Mangan je peti najzastupljeniji metal na Zemlji i često se nalazi uz naslage željeza. Mangan se obično vadi u otvorenim rudnicima, a oko 80% proizvodnje mangana dolazi iz Južne Afrike. Australija, Kina, Indija, Ukrajina i Brazil također proizvode značajne udjele metala.

Utjecaj rudarenja mangana na okoliš
Zbog rudarenja u otvorenim jamama, ekstrakcija mangana može uzrokovati znatno onečišćenje zraka, posebno u suhim područjima gdje se prašina od rudarenja može lako podići. Osim toga, mangan može zagaditi tlo i opskrbu vodom, uključujući unošenjem drugih kemijskih elemenata.

Uspon LFP baterija
S obzirom na problematičan izvor mnogih materijala koji se koriste u baterijama za električna vozila, proizvođači aktivno traže nova, ekološki i društveno prihvatljiva rješenja za proizvodnju baterija. Jedna takva alternativa je tehnologija litij željezo fosfata (LFP ili Li-FP), koja koristi željezo umjesto kobalta.

U usporedbi s litij-ionskim (Li-ion), LFP baterije imaju niz prednosti i izazova. Njihov glavni nedostatak, koji je povijesno ograničavao njihovu upotrebu u električnim vozilima, je njihova niža gustoća energije, što znači da su manje učinkovite i imaju kraći domet od Li-ion baterija.

Ipak, LFP baterije je također puno lakše (a time i jeftinije) proizvesti, koristeći mnogo više uobičajenih materijala. Također su otpornije na toplinu od Li-ion baterija i obično imaju duži vijek trajanja.

Proizvođači električnih vozila već koriste LFP baterije, a kineski proizvođači prednjače u LFP baterijama. Ipak, zapadne tvrtke također usvajaju LFP tehnologiju, a Tesla, na primjer, izvještava da polovica njegovih automobila već koristi LFP baterije bez kobalta.

Utjecaj punjenja i vožnje električnih automobila na okoliš

Budući da ne koriste benzin ili dizel za pogon svojih motora, glavni utjecaj električnih automobila na okoliš dolazi od njihove proizvodnje, a posebno njihove baterije. Naravno, koliko je EV održiv za svakodnevnu upotrebu ovisi o tome kako se proizvodi električna energija koja se koristi za njegovo punjenje.

EV koje pokreću obnovljivi izvori imat će puno manji utjecaj od EV koje pokreće električna energija proizvedena korištenjem ugljena ili prirodnog plina. Ipak, u prosjeku, EV postiže paritet u pogledu emisija s automobilskim motorom s unutarnjim izgaranjem nakon otprilike 33.000 km na cesti.

Koliko su baterije za EV stvarno održive?

Dok se proizvodnja baterija za električna vozila trenutno bori s određenim negativnim utjecajima na okoliš i društvo, novi procesi ekstrakcije, kemijski sastavi baterija i materijali utiru put za održiviju budućnost.

Unatoč širokoj primjeni tehnologije baterija, njezina primjena kao izvora energije za električna vozila još je u ranoj fazi. Kako se troškovi i dalje smanjuju i ostvaruju napreci, kreatori politike i čelnici industrije imaju dužnost poboljšati radne uvjete vezane uz rudarenje i proizvodnju baterija.

Naravno, učinak proizvodnje električnog automobila nikada neće biti ravan nuli, stoga je ponovna uporaba i recikliranje starih EV baterija ključno za osiguravanje da materijali koje sadrže ostanu korisni što je dulje moguće.

Srećom, vrijedi zapamtiti da su električna vozila tijekom svog životnog vijeka puno održivija od vozila na plin. Trenutačno se očekuje da će EV baterije trajati oko 15-20 godina i mogu se ponovno upotrijebiti i reciklirati kako bi se oporavila većina sirovina koje sadrže.