Thế giới làm gì với hàng tỉ pin xe điện khi chúng hết khả năng cung cấp năng lượng, tái chế hay tiêu hủy là một câu hỏi lớn. Liệu tái chế pin xe điện có đủ độ rộng và lợi ích kinh tế để trở thành một ngành công nghiệp độc lập, có thị trường trong tương lai?

Một nhân viên Li-Cycle giám sát pin lithium-ion trên băng chuyền tại nhà máy của công ty gần Rochester, New York. Ảnh: Li-Cycle.

Tái chế pin có cần thiết?

Không còn ở thì tương lai, xe điện chính là hiện tại. Số liệu từ EV Volums cho thấy doanh số bán xe điện toàn cầu tiếp tục tăng trưởng mạnh mẽ. Tổng cộng có 4,3 triệu xe điện mới được giao trong nửa đầu năm 2022, tăng 62% so với cùng kỳ năm 2021. Ước tính, doanh số xe điện đạt khoảng 10,6 triệu chiếc trong năm 2022. Đến cuối năm, khoảng 27 triệu chiếc xe điện lưu thông trên thị trường.

Quá trình chuyển đổi sang xe điện đang diễn ra nhanh hơn khi chính sách hạn chế xe sử dụng xăng/dầu ở Mỹ, châu Âu và một loạt nước đi vào thực tế, cùng các cam kết về giảm phát thải carbon được đẩy mạnh trên toàn cầu.

Một nghiên cứu của BloombergNEF ước tính đến năm 2030, khoảng 8% trong số 1,4 tỉ ô tô lưu thông trên đường sẽ chạy bằng điện và tăng lên hơn 30% vào năm 2040. Không chỉ ô tô, ngành công nghiệp xe điện còn mở rộng tới xe tải điện, xe buýt, xe máy, xe đạp, tàu và thậm chí có thể là máy bay.

Thế giới sẽ làm gì với hàng tỉ pin điện khi chúng không còn cung cấp năng lượng? Vứt vào thùng rác hay tìm cách tái chế?

Trong khi động cơ đốt trong lấy năng lượng từ việc đốt cháy xăng hoặc dầu diesel, một chiếc xe điện được cung cấp năng lượng trực tiếp từ một gói pin lớn. Những loại pin EV này hoàn toàn khác biệt so với pin axit-chì trong ô tô động cơ đốt trong thông thường.

Pin EV gần giống với pin trong điện thoại di động hoặc máy tính xách tay nhưng đáng tin cậy hơn và có tuổi thọ cao hơn rất nhiều. Pin EV sử dụng một gói bao gồm hơn 2.000 tế bào lithium-ion riêng lẻ hoạt động cùng nhau và các chất khác như cobalt, niken, mangan, sắt, phốt phát…

Một công ty nghiên cứu của Na Uy dự báo rằng khi số lượng xe điện được sản xuất tăng lên, giá lithium sẽ tăng gấp ba vào cuối thập kỷ này. Trong khi đó, cobalt chủ yếu đến từ Congo, một quốc gia thường xuyên bị chiến tranh tàn phá.

Theo Sam Jaffe, Giám đốc điều hành của Cairn ERA, một công ty tư vấn năng lượng tại Mỹ, để đáp ứng nhu cầu pin xe điện trong 10 năm tới, ngành công nghiệp sẽ cần 1,5 triệu tấn lithium; 1,5 triệu tấn than chì; 1 triệu tấn niken và 500.000 tấn mangan. Ngày nay, thế giới sản xuất được ít hơn một phần ba số vật liệu đó. Như vậy, bên cạnh các vấn đề về môi trường, việc vứt pin vào thùng rác không có ý nghĩa về mặt kinh tế.

Tái chế pin xe điện chưa ở mức một ngành công nghiệp khi nhu cầu tái chế còn hạn chế. Xe điện lưu thông trên thị trường vẫn đang ở thời kỳ đầu “sung mãn” về pin. Trung bình tuổi thọ của bộ pin xe điện ngày nay khoảng từ 15-20 năm, với mức độ duy trì khả năng sạc – xả trong khoảng từ 100.000-200.000 dặm.

Trong khi đó, công nghệ xe điện vẫn đang trên đà phát triển. Các nhà sản xuất kỳ vọng tuổi thọ của pin sẽ tăng lên – cũng như trở nên rẻ hơn, nhỏ hơn và thậm chí nhẹ hơn. Tuy nhiên 10-20 năm nữa không phải là một tương lai xa với cả tỉ pin xe điện tới hạn. Tái chế thế nào là vấn đề được nhiều nhà sản xuất quan tâm.

Tái chế pin thế nào?

Hầu hết rác thải điện được cắt nhỏ trước khi được phân loại và xử lý lại. Pin lithium-ion, loại được sử dụng trong xe điện, dễ cháy nên cần xử lý cẩn thận. Chúng được cắt nhỏ riêng biệt trong các máy đặc biệt chứa đầy chất lỏng hoặc khí ngăn chặn quá trình đốt cháy. Kết quả, được gọi là “khối đen”, sau đó được xử lý để trích xuất các thành phần có giá trị.

Có hai cách để làm như vậy. Phổ biến hơn tại thời điểm này là luyện kim hỏa. Phương pháp khác là thủy luyện hoạt động tinh vi hơn nhưng về tổng thể cho thấy lợi ích cao hơn và được đánh giá là làn sóng tương lai trong ngành tái chế pin.

Li-Cycle, một công ty Canada được thành lập vào năm 2016, hiện là nhà tái chế pin lithium-ion lớn nhất ở Bắc Mỹ, là một trong những công ty đặt cược vào ngành thủy luyện. Phương pháp của Li-Cycle có thể phục hồi cobalt, lithium và cả niken (một thành phần quan trọng của một số loại pin không phải lithium-ion) trong một dạng đủ tinh khiết để những kim loại đó được sử dụng trực tiếp để tạo ra pin mới.

Quy trình này tái chế 95% vật liệu của pin. Li-Cycle cho hay sẽ sớm hoàn thành trung tâm thương mại đúng nghĩa đầu tiên của mình, ở Rochester, New York và có kế hoạch cho ba trung tâm nữa trên khắp thế giới vào năm 2025.

Tuy nhiên, Li-Cycle không đơn độc trong tham vọng thủy luyện của mình. Một đối thủ là Redwood Materials của Carson City, Nevada, được thành lập vào năm 2017 bởi Jeffrey Straubel, trước đây là giám đốc công nghệ của Tesla, một nhà sản xuất xe điện lớn. Redwood sử dụng kết hợp quá trình luyện kim bằng nhiệt và thủy luyện trong quy trình của mình, với một số vật liệu được thu hồi cung cấp năng lượng để thúc đẩy khía cạnh nhiệt của phương trình.

Công ty này đã tái chế rác thải từ các nhà máy sản xuất pin điện ở Mỹ của hai công ty Nhật Bản, Panasonic và Nissan, và hiện đang thiết lập một hoạt động sẽ lấy pin đã qua sử dụng từ hàng tiêu dùng thông thường. Hoạt động tái chế của Redwood thu hút sự chú ý của các nhà đầu tư. Start up này huy động được 700 triệu đô la Mỹ tháng 7-2021 cho tham vọng mở rộng kinh doanh. Amazon – đế chế công nghệ năm 2020 rót vốn vào doanh nghiệp này trong một quỹ cam kết chung lên tới 2 tỉ đô la Mỹ.

“Tái chế sẽ là một đòn bẩy to lớn để cải thiện lượng ô nhiễm khí thải của quá trình sản xuất pin. Chúng tôi rất muốn làm cho quy trình tái chế hoàn toàn bền vững”, Straubel tham vọng.

Pin tái chế được kỳ vọng trở thành một thị trường hoạt động mạnh mẽ và chuyên nghiệp hơn. Các nhà sản xuất nhỏ tham gia ngày càng nhiều vào ngành và xác định như một mục tiêu trong quy trình khép kín của mình.

Mới đây, Công ty cổ phần Giải pháp Năng lượng VinES – thuộc tập đoàn Vingroup hợp tác với Li-Cycle trong việc tái chế pin lithium-ion. Li-Cycle sẽ cung cấp những giải pháp tái chế trên quy mô toàn cầu cho cả VinES và VinFast.

“Hợp tác với Li-Cycle là một phần quan trọng trong chiến lược của VinES để thiết lập mô hình sản xuất pin và chuỗi cung ứng bền vững và khép kín”, bà Phạm Thùy Linh, Tổng giám đốc VinES, cho hay.

Nhưng liệu tái chế pin lithium-ion có thể trở thành ngành công nghiệp độc lập hay không phụ thuộc vào hiệu quả kinh tế của quá trình này. Báo cáo tác động năm 2021, Tesla cho biết 92% nguyên liệu được tái sử dụng trong tương lai. Li-Cycle cũng tái chế được tới 95% vật liệu của pin. Hơn hết, Tesla nhận định chi phí tái chế sẽ tiết kiệm hơn nhiều so với mua nguyên liệu mới từ thị trường.

Tương lai mở ra với những nhà tái chế chuyên nghiệp khi pin xe điện thải hồi đạt tới số lượng đáng kể trong 15-20 năm tới – những người sẵn sàng đầu tư cho công nghệ và tầm nhìn ngay từ bây giờ.

Thế Phạm/KTSG

Nguồn: Economist, Reuters, WSJ