Еколошката цена од зависноста од батерии: Литиум, кобалт, никел | Амит Катвала | WIRED

Еве една модерна загатка: Што ја поврзува батеријата на вашиот паметен телефон со мртов јак што лебди по реката Тибет? Одговорот е литиум, реактивен алкален метал што ги напојува нашите телефони, таблети, лаптопи и електрични автомобили.

Во мај 2016 година, стотици демонстранти фрлија мртви риби на улиците во Тагонг, град на источниот раб на тибетското плато. Рибите беа извадени од водите на реката Лики, каде што истече токсична хемикалија од рудникот за литиум во Ганџижо Ронгда, што предизвика хаос во локалниот екосистем.

На површината на потокот има слики од мртви риби. Oчевидци објавија дека виделе трупови од крави и јакови како пловaт низводно, умртвени од пиење загадена вода. Ова беше трет ваков инцидент во период од седум години во областа што бележи голем пораст на рударската активност, вклучително и операции водени од BYD, најголемиот снабдувач на литиум-јонски батерии во светот за паметни телефони и електрични автомобили. По вториот инцидент, во 2013 година, официјалните лица го затворија рудникот, но кога тој повторно се отвори во април 2016 година, рибите повторно почнаа да умираат.

Литиум-јонските батерии се клучна компонента во напорите за ублажување на климатската катастрофа на планетата. Батеријата на Tesla Model S има околу 12 килограми литиум, додека за складирање на енергија како дел од систем на обновлива енергија ќе треба многу повеќе.

Побарувачката за литиум се зголемува експоненцијално и тоа двојно ја зголеми цената помеѓу 2016 и 2018 година. Според советниците за истражување на енергијата во Керн, индустрија на литиум се очекува да порасне од 100 гигават часови [GWh] како годишно производство во 2017 година, на скоро 800 [GWh] во 2027 година.

Вилијам Адамс, раководител на истражувањето во „Метал билтен“, вели дека сегашниот скок на побарувачката може да се следи уште во 2015 година, кога комунистичката влада на Кина го објави стимулот за електрични возила во тринаесетиот петгодишен план. Тоа доведе до драматичен пораст на бројот на проекти за извлекување на литиум, вели Адамс.

Но, тука има проблем. Додека светот се обидува да ги замени фосилните горива со чиста енергија, влијанието врз животната средина при процесирањето на литиумот потребен за трансформацијата е сериозно прашање само по себе. „Еден од најголемите еколошки проблеми предизвикани од нашиот бесконечен глад за најнови и најпаметни уреди е кризата за повеќе минерали, особено оние потребни за производство на батерии“, вели Кристина Валимаки, аналитичар во Елсевиер.

Во Јужна Америка, најголемиот проблем е водата. „Литиумскиот триаголник“ на континентот, кој опфаќа делови од Аргентина, Боливија и Чиле, има повеќе од половина од светските резерви на литиум под платоата со сол. Исто така триаголникот е едно од најсушните места на земјата. Потребни се огромни количини на вода за да се извлече литиум при што рударите започнуваат со дупчење дупка во солените табли и испумпуваат солена, богата со минерали саламура на површината, а потоа ја оставаат да испари, со тоа што прво создаваат смеса од соли од манган, калиум, боракс и литиум коишто потоа се филтрираат и се ставаат во друг базен за испарување и тн. Во период од 12 до 18 месеци, масата се филтрира доволно за да може да се извлече литиум карбонат односно: Бело злато.

Тоа е релативно ефтин и ефикасен процес, но се користи многу вода, приближно 500.000 литри на еден тон литиум. Во чилеанскиот град Салар де Атакама, рударските активности трошат 65% од водата во регионот. Тоа има големо влијание врз локалните земјоделци коишто одгледуваат киноа и лама од стада, во област каде што луѓето веќе мора да бараат вода на друго место.

Во процесите може да има непредвидливи случаи како што се случи во Тибет каде што протекоа токсични хемикалии од базените за испарување директно во водоснабдувањето. Тоа значи исфрлени хемикалии во природата, но и хлороводородна киселина, коишто се користат во преработката на литиум во форма што може да се продава, а тука се и отпадните продукти што се филтрираат од саламурата во секоја фаза. Во Австралија и Северна Америка, литиумот се вади од карпи користејќи традиционални методи, но сепак е потребна употреба на хемикалии со цел да се извлече литиум во употреблива форма. Истражувањата во Невада откриле директни влијанија врз рибите на 350 километри низводно од процесните фабрики за преработка на литиум.

Според извештајот на „Пријатели на земјата“, екстракцијата на литиум неизбежно и штети на почвата и предизвикува контаминација на воздухот. Во аргентинскиот град Салар де Хомбре Муерто, локалното население тврди дека операциите со литиум ги контаминираат потоците со вода коишто луѓето и добитокот ги користат за пиење, но и за наводнување на земјоделски култури. Во Чиле имало судири меѓу рударските компании и локалните заедници, кои велат дека рударството со литиум го уништува пејзажот, со планини од исфрлена сол и канали исполнети со контаминирана вода со неприродна сина нијанса.

„Како и секој инвазивен процес во рударството и копањето литиум го лузни пејзажот, го уништува водостојот и ја загадува земјата и локалните бунари“, рече Гилермо Гонзалес, експерт за литиумски батерии од Универзитетот во Чиле, во интервју од 2009 година. „Ова не е зелено решение, ова воопшто не е решение“.

Но, литиумот не е најпроблематичниот елемент во батериите. Тој е релативно достапен елемент на планетата и теоретски може да се екстрахира од морска вода во иднина, иако тоа е енергетски интензивен процес.

Две други клучни состојки, кобалт и никел, се користат за батерии во електрични возила и тие два хемиски елемента имаат сериозен потенцијал за огромни еколошки катастрофи. Кобалт има во огромни количини во Демократска Република Конго и централна Африка, и на друго место, барем за сега, нема. Цената се зголеми за четири пати во последните години.

За разлика од повеќето метали, кои не се токсични кога се извлекуваат од земјата во форма на метални руди, кобалтот е „уникатно страшен“, според Глеб Јушин, главен технички директор и основач на компанијата за производство на батерии „Сила Нанотехнологии“.

„Еден од најголемите предизвици со кобалтот е тоа што се наоѓа само во една држава“, додава тој. Во Конго, буквално можете само да ја ископате земјата и да најдете кобалт, така што таму има силна мотивација за да копате и продавате, а како резултат на тоа има мотиви и за не-безбедно и не-етичко однесување“. Конго е дом на „занаетчиски рудници“, каде кобалт се вади од земјата рачно, често со детски труд, без заштитна опрема.

Исто така, елементите за батерии треба да се разгледаат и од политичката призма. Кога Боливија започна да ги искористува своите залихи на литиум после 2010 година, се тврдеше дека нејзиното огромно минерално богатство може да ѝ овозможи на сиромашната земја, да стане економска и политичка сила како нафтените нации на Блискиот исток. „Компаниите не сакаат нов ОПЕК“, вели Лисбет Дахлоф, од Шведскиот институт за животна средина IVL, кој минатата година беше ко-автор на извештајот за влијанието на животната средина во производството на батерии за електрични автомобили.

Во неодамнешниот труд во списанието „Природа“, Јушин и неговите ко-автори тврдат дека треба да се развие нова технологија што користи еколошки материјали за производство на батерии. Истражувачите работат на нови хемии на батерии кои ги заменуваат кобалтот и литиумот со подостапни и помалку токсични материјали.

Но, ако новите батерии имаат помала густина на енергија или ако се поскапи од литиумот, тие можат да имаат негативен ефект врз животната средина во целина. „Проценката за трошоците за животната средина е по-комплексно прашање отколку што првично се чини“, вели Валимаки. „На пример, по-малку издржлив, а сепак по-одржлив уред може да има по-голем јаглероден отисок кога ќе се вклучи и дистрибуцијата; транспортот и дополнителните пакувања и препакувања“.

На Универзитетот во Бирмингем, се финансираат истражувања со владини грантови и програма од 246 милиони фунти за истражување на иновации во Институтот Фарадеј, кадешто се развиваат технологии за рециклирање на литиум-јонски батерии. Истражувања во Австралија довеле до сознание дека само 2 проценти од 3.300 тони од литиум-јонскиот отпад се рециклирани. Употребените и „стари“ MP3 плеери и лаптопи сигурно ќе завршат во депонија, кадешто метали од електродите и течности од електролитот во форма на јони ќе истекуваат во околината.

Конзорциум на истражувачи, предводен од енергетскиот институт во Бирмингем, користи технологија за роботика развиена за нуклеарни централи за да пронајде начини за безбедно отстранување и демонтирање на потенцијалните експлозивни ќелии на литиум-јонските батерии од електричните возила. Имало голем број пожари на постројки за рециклирање каде што литиум-јонски батерии биле неправилно складирани или маскирани како да се работи за оловни батерии и биле фрлани во челична дробилка.

Kатодите на литиум деградираат со текот на времето и тие не можат да се рециклираат такашто едноставно ќе се земат и ќе се вградат во нови батерии, иако во тек се некои напори да се користат стари батерии на возила за апликации за складирање енергија, каде што густината на енергијата е по-малку критична. „Тоа е проблемот со рециклирање на која било форма на батерија која има електрохемија, не знаете во која точка од животниот циклус се наоѓа“, вели Стивен Волер, извршен директор и основач на „ZapGo“. „Затоа, рециклирањето на мобилните телефони повеќе не е рентабилно. Добивате супа кадешто процесирањето нема економска логика“.

Друга пречка, вели д-р Гевин Харпер од проектот за рециклирање на литиум во Институтот Фарадеј е дека производителите се таинствени за тоа што всушност има во батериите, што го отежнува правилното рециклирање на истите. Во овој момент, најефтино е ќелиите да се уништат со шредер, а тоа создава мешавина од метали што може да се оддели со употреба на пирометалуршки техники то ест со горење. Но со овој метод се гори премногу литиум и горењето како техника не е препорачливо.

Истражувачи во Велика Британија испитуваат алтернативни техники, вклучително и биолошко рециклирање каде што се користат бактерии за обработка на материјалите и хидрометалуршки техники кои користат раствори на хемикалии на сличен начин како што се започнува со извлекување на литиум од саламура.

За Харпер, станува збор за создавање на процес за безбедно користење на литиум-јонски батерии низ целиот животен циклус со осигурување дека не извлекуваме непотребно повеќе од земјата или не дозволуваме хемикалии од старите батерии да прават штети. „Имајќи предвид дека сите материјали во овие батерии веќе имаа и еколошко и социјално влијание при нивното извлекување од земјата, треба да внимаваме што правиме во иднина вклучувајќи го интегралното чување на батериите во целиот животен циклус, вклучувајќи го внимателното рециклирање“, вели тој.

…

извор: тука