Китай мог бы обеспечить бурный рост производства электромобилей за счет переработанных электромобилей.

Изучение химического состава батарей и двигателей открывает большие возможности для переработки.

Авторство: General_4530 Авторство: General_4530

Хотя переработка является математически очевидным ответом на ограниченность и невозобновляемость многих ресурсов, экономические расчеты часто оказываются сложными. Для многих материалов трудно конкурировать с первичными материалами по себестоимости. Быстро развивающиеся технологии, такие как электромобили, добавляют еще одну сложность: к моменту утилизации автомобиля отрасль может перейти на другой химический состав батарей. Это снижает ценность переработки автомобильной батареи и ее возвращения в производственную цепочку.

Тем не менее, исследование, проведенное Синь Сюном в Нанкинском университете, показало, что в Китае переработка отходов может стать основным источником многих ключевых материалов, необходимых для производства компонентов электромобилей в ближайшие десятилетия.

Моделирование производственных потребностей

Исследователи поставили перед собой задачу смоделировать, как предложение переработанных материалов соотносится с производственным спросом в Китае в период с 2010 по 2050 год. Модель охватывает материалы, используемые в батареях гибридных, электромобилей и даже автомобилей на топливных элементах (литий, кобальт, никель, марганец, фосфор, натрий, сера и графит), а также несколько важных элементов, используемых в электродвигателях (медь, неодим, диспрозий, самарий и церий).

Исследователи рассмотрели четыре сценария технологического прогресса. В одном из них предполагается постепенный переход от химии батарей и двигателей к таким технологиям, как твердотельные литиевые батареи, натриевые батареи или двигатели с пониженным содержанием редкоземельных элементов. В других сценариях переход происходит быстрее. Модель рассчитывает «потенциал цикличности» каждого элемента с течением времени — какую часть производственного спроса можно удовлетворить за счет потока переработанных материалов в том же году.

В нем также учитываются последние политические меры Китая, направленные на увеличение показателей переработки определенных элементов батарей с нынешних 40 процентов до нового стандарта, составляющего не менее 98 процентов, и на увеличение доли электромобилей в новых продажах с 45 процентов до 60 процентов к 2030 году.

Хотя гибридные и подключаемые гибридные автомобили со временем исчезнут, продажи электромобилей продолжали расти вплоть до 2050 года, согласно их модели. Это приводит к тому, что количество автомобилей, поступающих на переработку, отстает, но при этом неуклонно растет. (Модель предполагает, что замена батарей станет распространенной практикой, поскольку батареи могут терять емкость задолго до того, как автомобиль достигнет конца своего срока службы, в основном в коммерческих условиях с интенсивной эксплуатацией. В сочетании с китайскими станциями по замене батарей это означает, что будут производиться и перерабатываться дополнительные батареи.)

Тем не менее, объем производственного спроса, который может быть удовлетворен за счет переработки, как правило, достигает довольно высоких уровней во всех сценариях, хотя закономерности несколько различаются. На начальном этапе предложение переработанных материалов растет, поскольку рост числа электромобилей в конечном итоге приводит к соответствующему росту числа вышедших из строя электромобилей.

Детали имеют значение.

Однако спрос на некоторые элементы, такие как кобальт, может упасть по мере перехода отрасли на аккумуляторные химические составы с низким содержанием кобальта, и объемы переработки быстро превысят спрос. И наоборот, количество никеля и марганца, необходимых для производства аккумуляторов, со временем может резко возрасти, в результате чего доля, которую может обеспечить переработка, останется практически неизменной.

Ситуация с элементами в двигателях аналогична, но она также весьма чувствительна к характеру технологических изменений — например, если церий используется для замещения более дорогих редкоземельных элементов.

Объем производственного спроса, удовлетворяемый за счет переработки отходов, для четырех сценариев: медленные технологические изменения (слева), более быстрые изменения, полный переход на новые химические составы и последовательное прохождение этих трех первых сценариев десятилетие за десятилетием (справа). Сплошные линии соответствуют 40% переработанных автомобилей, пунктирные — 100% переработанных автомобилей. Источник: Xiong и др./Joule

В зависимости от того, какой сценарий вы считаете наиболее правдоподобным и какие перспективные технологии, по вашему мнению, возьмут верх, эта модель может показать вам, какие потребности могут быть удовлетворены за счет эффективной переработки, а какие мы по-прежнему будем обеспечивать за счет добычи полезных ископаемых.

Все это зависит от слова « эффективный» в выражении «эффективная переработка ». Исследователи выделяют ряд звеньев в цепочке переработки, которые необходимо укрепить, чтобы достичь верхнего предела их показателей.

Китай использует нормативные акты для решения нескольких проблем, вводя обязательные «паспорта батарей», которые идентифицируют каждую батарею и ее химический состав, а также работая над тем, чтобы больше отработанных батарей отправлялось официально лицензированным предприятиям по переработке. Однако исследователи также отмечают, что Китай еще не ввел обязательное требование о содержании переработанных материалов в новых батареях. И они говорят, что сложная цепочка переработки будет уязвима для узких мест по мере быстрого наращивания объемов производства для обработки большего количества электромобилей с течением времени.

Подобно тому, как графит в батареях сейчас часто не перерабатывается из-за его низкой стоимости, развитие таких технологий, как натриевые батареи, также может иметь палку о двух концах. Использование более дешевого материала делает батареи дешевле, но это также означает, что их содержимое менее ценно для переработчиков.

Но хотя технологические изменения усложняют задачу переработки электромобилей для производства новых, эта модель показывает, что математические расчеты могут довольно хорошо работать для многих материалов.

Джоуль, 2026. DOI: 10.1016/j.joule.2026.102602 (О DOI).

Источник: arstechnica.com