Аккумуляторные батареи для электромобилей: «Выбрасывать нельзя использовать повторно?!» (Турысбекулы Мади, Ведущий юрист АО «Mega Center Management»)

Аккумуляторные батареи для электромобилей:

«Выбрасывать нельзя использовать повторно?!»

Турысбекулы Мади

Ведущий юрист АО «Mega Center Management»

Экологическое («зеленое») движение, направленное на минимизацию вредного (порой, опасного) воздействия человека на окружающую среду, медленно, но верно, набирает обороты и в Казахстане. Свидетельством чему служат различные меры, предпринимаемые властью: принятая в 2013 году Концепция по переходу Казахстана на путь к «зеленой экономике»; строительство и запуск объектов возобновляемой энергетики; внедрение (в 2016 году) расширенных обязательств производителей (РОП) на автотранспорт, шины, аккумуляторы, масла; повышение экологических требований (классов) к бензину и многое другое. Пожалуй, оставим (за рамками данной публикации) вопросы об успешности тех или иных проектов, а также их эффективности на общую экологическую ситуацию в нашей стране, и затронем тему электромобилей, точнее, аккумуляторных батарей (далее - АКБ) к ним.

Для большинства наших граждан электромобили еще не стали товаром «маст хэв» («must have»), как это произошло со смартфонами, «умными» часами и другими полезными вещами, ставшими для нас необходимыми на повседневной основе. Исторически сложилось так, что казахстанцы отдают предпочтение автомобилям на бензиновых (в том числе, дизель) и газовых двигателях. Количество гибридных автомобилей также не является существенным, чтобы можно было сказать о массовом движении «зеленых» среди автолюбителей. И дело тут даже не в том, что электромобиль по стоимости дороже своего бензинового собрата. Хотя, автомобили, произведенные в КНР, обходятся жителям Поднебесной от 7 000 долларов США и выше (не секрет, что такая привлекательная цена стала возможной благодаря поддержке со стороны государства). В Казахстан, в большинстве случаев, импортируются электромобили, относящиеся к премимум-сегменту (лидер - модели Tesla Motors), стоимостью не менее 70 000 долларов США, и которые не по карману многим автолюбителям с доходом не более 1000 долларов США в месяц. То есть, при большом желании и поддержке со стороны правительства нашей страны, можно ввозить в Казахстан электромобили, которые обойдутся для покупателя и в 10 000 долларов США. Но, главная проблема, полагаю, не столько в цене, сколько в совокупности других факторов, которые препятствуют массовому ввозу и реализации электромобилей:

1.       Отсутствие развитой инфраструктуры (электро заправочных станций);

2.       Отсутствие сети специальных СТО;

3.       Отсутствие налоговых и прочих льгот (в том числе, компенсаций от стоимости электромобиля) для всех участников этого рынка: от производителя/импортера до конечного владельца;

4.       Отсутствие инфраструктуры по обращению с АКБ, после истечения срока их эксплуатации.

Именно на последней, малоизученной и практически непонятной для многих автолюбителей и некоторых специалистов нашей страны, проблеме хотелось бы остановиться подробнее.

В большинстве современных электромобилей используются 4 типа АКБ:

·          Литий-ионные (самый распространенный тип);

·          Алюминий-ионные;

·          Литий-серные;

·          Металл-воздушные (редко используемые).

У каждого из вышеперечисленных типов АКБ имеются свои преимущества и недостатки. Общее, что их объединяет - большое количество опасных для человека и окружающей среды элементов. К примеру, при разрушении или повреждении литий-ионных батарей выделяются ионы фтора, которые являются более токсичными для человеческого организма, чем свинец. Другим токсичным веществом, испаряемым в атмосферу, является угарный газ (монооксид углерода, СО). Данный газ отрицательно влияет на мышечные ткани и сосуды человека, снижая его иммунологическую активность, а также изменяет содержание белков плазмы. А такие биологические яды, как бензол, толуол, стирол и фториды водорода, вызывают клеточную мутагенность, обладая острой токсичностью, приводят к разъеданию кожного покрова, а также воздушных путей. Кроме того, что АКБ при повреждении несут риск выделения токсичных газов, опасность в себе несут их основные ингредиенты - литий и кобальт, извлечение которых может привести к загрязнению воды и истощению других экологических ресурсов[1].

В свете чего возникает следующий вопрос: как быть с АКБ, отслужившими свой ресурс, - утилизировать или переработать? Ни первый, ни второй (как бы странно это не звучало) варианты не являются приемлемыми и не помогут решить основную задачу - защита окружающей среды и человека. И если с первым вариантом (утилизация) все понятно (большое содержание вредных веществ и элементов), то второй вариант (переработка), несмотря на его некоторую привлекательность, также не сулит явной выгоды.

Современные технологии пока не предусматривают возможность демонтажа элементов АКБ. В лучшем случае, АКБ разбираются на модули, которые затем попадают в измельчитель или высокотемпературный реактор, где они одновременно пассивируются (защита металлов от коррозии с помощью специальных растворов или процессов). При этом для последующего извлечения материалов из АКБ требуется сложный набор физических и химических процессов.

В начале 2019 г., компания по переработке отходов Duesenfeld, представила собственную технологию утилизации АКБ, которая отличается от всех известных на данный момент. Суть технологии заключается в следующем: сначала аккумуляторный блок полностью разбирают и сортируют по типу элементов. Далее компоненты АКБ не сжигают, как принято сейчас, а измельчают под давлением и при помощи газообразного азота содержащегося в измельчителе предотвращают все дальнейшие реакции в АКБ. Затем давление снижают, жидкий электролит испаряется, а потом восстанавливается путем конденсации и поступает в специальную емкость. Далее остатки аккумуляторного модуля и батареи могут быть высушены и уже не представляют критической опасности. По факту остаются только черные металлы, цветные металлы, такие как сплав и порошок из лития, а также остатки катода с никелем, марганцем и кобальтом. По заверениям Duesenfeld, большая часть оригинальной АКБ (более 90% элементов АКБ) может быть сохранена для дальнейшего использования[2].

Также стоит отметить опыт компании Umicore, которая является пионером в области утилизации АКБ электромобилей. На текущий день это единственный переработчик литий-ионных АКБ, который вообще не подвергает их демонтажу или разборке. Батареи целиком загружаются прямо в печь-реактор. При этом литий в пирометаллургическом процессе Umicore не извлекается, а уходит в шлак, переработка которого еще не разработана. А металлы катода: кобальт, никель и медь извлекаются не полностью, всего лишь на 70% от их исходного содержания. Это пока единственная технология, которая может быстро, хотя и временно, решить проблему роста отходов отслуживших электромобилей.

И все же, рассматриваемые технологии требуют вложения значительных средств, начиная от закупа дорогостоящего оборудования и специального обучения персонала[3], заканчивая роботизацию демонтажа АКБ, с целью снижения воздействия вредного воздействия на работников, повышения чистоты сегрегированных (разделенных) материалов и повышения эффективности процессов разделения.[4] Также не стоит забывать о том, что каждый автопроизводитель применяет собственные технологии («ноу-хау») при производстве АКБ, которые обладают широким разнообразием физических конфигураций, типов и химии ячеек, что также усложняет процесс разборки АКБ. Очевидно, что в виду множества объективных причин, в Казахстане эту технологию невозможно будет внедрить в ближайшие годы.

Кроме того, не стоит забывать о том, что переработка и утилизация электромобиля (в целом) и АКБ (в частности), несут в себе определенные риски и проблемы, связанные с возможным причинением вреда жизни и здоровью людей, а также урон окружающей среде.

Во-первых, как это уже отмечалось выше, отсутствует единый стандарт по проектированию АКБ и схем их переработки. Производители электромобилей и АКБ не спешат с установлением такого единого стандарта, и, как нам видится, не будут с этим торопиться, если только их не подтолкнут к этому на законодательном уровне.

Во-вторых, несмотря на то обстоятельство, что процессы плавки позволяет восстанавливать многие металлы, они не позволяют восстанавливать литий, смешанный с побочным продуктом. По информации Umicore, у них имеется возможность вернуть литий из побочного продукта, но, при этом каждый дополнительный процесс увеличивает стоимость восстановленных материалов. К примеру, если стоимость полной утилизации АКБ оценивается в среднем в 1 евро, то стоимость восстановленных материалов не превышает 1/3 часть указанной суммы.

В-третьих, простая концентрация отработанных АКБ, непригодных для использования в электромобилях, вне зависимости от того, для чего они предназначены (для ремонта или переработки, либо утилизации), несет в себе значительные риски. Как указывалось ранее (в данной статье), материалы электродов АКБ более токсичны, нежели резина шин, и без тщательно разработанной и продуманной с технологической и экономической стороны) стратегии обращения с отработанными АКБ, разработанной и утвержденной на уровне государства, мы можем столкнуться с большими опасностями.

На вооружение можно взять пример КНР, где создана контролируемая система приемки, хранения и транспортировки непригодных АКБ. Так, в соответствии с Мандатом по транспорту на новых энергоносителях, производители электромобилей обязаны создавать и стандартизировать объекты по переработке АКБ для электромобилей. Такими объектами могут пользоваться сами производители электромобилей, производители АКБ, а также другие лица, участвующие в данной отрасли (в том числе, энергетические компании, компании, занимающиеся разборкой автотранспортных средств и др.).

Казалось бы, что проблема с переработкой или утилизацией АКБ для электромобилей в Казахстане невозможно решить. Но, на помощь могут прийти способы обращения с отходами, предложенные в 1979 году Эдом Лансинком (Ad Lansink). Эд Лансинк, будучи депутатом парламента Нидерландов, предложил в качестве методического руководства диаграмму (см. рисунок 1), позднее названную по имени автора - «лестница Лансинка». Несмотря на то, что с тех пор она была переделана множество раз и выполнена в различных вариациях, ее суть осталась неизменна: шестиступенчатая иерархия способов обращения с мусором и отходами - от самых неприемлемых (глупых и варварских) до цивилизованных и максимально приемлемых (экологичных).

Иерархия управления отходами считает повторное использование наиболее предпочтительным, в сравнении с переработкой. Этот вариант тем более выгоден, поскольку при утилизации АКБ, вместе с непригодными для дальнейшего питания электромобилей элементами и веществами, утилизируются остаточные элементы и вещества, которые могут, в последующем, принести пользу, а иногда и выгоду, при более разумном и бережном подходе.

Известно, что непригодные для питания электромобилей АКБ сохраняют около 70% остаточного ресурса. Примеры зарубежных компаний показывают, что у процесса повторного использования есть очень хорошие перспективы. Так, например, в Японии концерн Nissan установил использованные АКБ (в комбинации с солнечными батареями) для питания уличных фонарей[5], отель Lavina Bukovel в Карпатах (Украина) установил резервную энергосистему, которая состоит из 4х АКБ электромобилей, у Renault есть батареи поддерживающие лифты в Париже, BMW оснащает своими АКБ быстрые зарядные станции, и недавно стадион в Амстердаме запитали от АКБ Nissan Leaf.

Рынок электромобилей по всему миру растет. По итогам 2018 г., в мире было зарегистрировано 5,6 млн. электромобилей. По прогнозам различных источников к 2040 году их количество возрастет до 560-930 млн. электромобилей. По новым правилам ЕС, в 2020 году средняя эмиссия СО2 выпускаемой автопроизводителем продукции должна равняться эквиваленту 92,3 км на галлон (3,7 л) топлива. Этот показатель будет постепенно расти, пока не дойдет до 148 км на галлон. Эта мера стимулирует автопроизводителей немедленно начать электрификацию. Однако, помимо жестких мер, правительства стран - участниц ЕС предусматривают различные стимулирующие меры. Так, к примеру, в Великобритании предусмотрены компенсации для покупателей, снижающие ценник электромобиля на сумму до 6 000 евро. Об опыте китайских властей, упоминалось выше.

Казахстан, располагаясь в непосредственной близости с КНР и имея тесные партнерские взаимоотношения с множеством европейских стран, будет вынужден не только принять меняющиеся правила игры, но и может стать ее непосредственным участником, если сможет уже сейчас «сыграть» на опережение. А для этого необходимо уже сейчас не только обратить пристальное внимание на ввезенные и эксплуатируемые в стране электромобили, но и создавать законодательную базу для использования АКБ в различных отраслях (в том числе, энергетической), разработать современные технологии по их переработке и повторному использованию, обучить и постоянно повышать квалификацию специалистов в этой области. Такие меры значительно повысят шансы превратить Казахстан в одного из равноправных участников рынка электромобилей.

Рисунок 1