'Viên kim cương' 250 nghìn tỷ đồng, được tạo ra từ xe điện: Tài nguyên vô tận? Mỹ có cả chục start-up lớn

Xe điện nói riêng và các dòng xe sử dụng năng lượng sạch nói riêng đang là mục tiêu được nhiều quốc gia và khu vực trên thế giới khuyến khích sử dụng, thay thế cho các dòng xe sử dụng động cơ đốt trong vừa tiêu hao năng lượng hóa thạch, vừa gây ô nhiễm.

Tuy nhiên, để xe điện thực sự là một phương án bảo vệ môi trường thì không chỉ nguồn năng lượng xe sử dụng cần được tính đến, mà vòng đời của xe và các thành phần của xe cũng phải đợc tính toán kỹ.

Pin là bộ phận có vai trò quan trọng bậc nhất với xe điện: Là nơi lưu trữ và cấp năng lượng để xe vận hành. Khi xe điện ngày một nhiều lên, tái chế pin trở thành vấn đề nóng bỏng.

Pin có gì tái chế, tái sử dụng được?

Pin trên xe điện thường là các viên pin hình trụ hoặc các lá pin mỏng, tùy thiết kế của các nhà sản xuất. Pin thường sẽ được đóng theo từng cụm (còn gọi là mô đun), và tùy theo cách chế tạo của nhà sản xuất mà pin sẽ được dán vào vỏ pack pin (công nghệ Cell-to-Pack) hoặc khung xe (công nghệ Cell-to-Chassis).

Khi tái chế pin, đơn vị tái chế sẽ cần bóc tách rồi phân loại từng bộ phận của pack pin và xử lý riêng từng phần.

Các bộ phận có thể tái chế được trong một pack pin gồm những thứ như vỏ kim loại, dây điện, vỏ nhựa, hay chính từng đơn thể pin. Các đơn thể pin cũng có cấu tạo phức tạp và chứa nhiều vật liệu có giá trị cao cần được tách chiết và tinh chế để tái sử dụng.

Tài nguyên vô tận?

Các đơn thể pin là phần được quan tâm nhất, có giá trị cao nhất. Những thứ cần phải được tách ra để tái chế là thành phần kim loại có trong pin. Tùy loại pin, đơn vị tái chế sẽ tách ra được liti, côban, mangan, niken, hay thậm chí cả nhôm.

Để tinh chế, pin sẽ được nghiền thành bột rồi trải qua nhiều công đoạn xử lý bằng hóa chất. Sản phẩm cuối thường là kim loại nguyên chất, sẵn sàng để được đưa vào tái sử dụng. Vòng lặp tái chế, tái sử dụng này, về cơ bản, có thể lặp đi lặp lại mãi.

Tái chế luôn là một ngành kinh doanh mang lại lợi nhuận tốt dù ở ngành công nghiệp nào, kể cả ngành xe. Thông thường, xe sẽ được tái chế để thu về sắt thép hoặc nhôm từ vỏ xe. Tuy nhiên, với xe điện thì việc tái chế có nhiều điểm khác, cơ bản vì chính pack pin của xe.

Ông JB Straubel, cựu Giám đốc Công nghệ của Tesla, đã thành lập công ty chuyên tái chế pin xe điện Redwood Materials vào năm 2017. Với kinh nghiệm và kiến thức thu được khi làm việc cho Tesla từ những ngày đầu, JB Straubel đã đưa Redwood Materials trở thành công ty tái chế pin có tiếng, đã kêu gọi được hàng triệu USD đầu tư.

JB Straubel và Redwood Materials khi bắt đầu bán được kim loại tái chế từ pin ra thị trường đã dần tạo ra một cuộc đua đầu tư cho ngành tái chế này; hiện nay, ước tính ở Mỹ có đến cả chục start-up và bộ phận của các công ty lớn hoạt động trong lĩnh vực này.

Tuy nhiên, vấn đề của các công ty như Redwood Materials gặp phải là không kiếm được đủ pin về tái chế. Nếu tính từ khi Tesla cho ra mắt mẫu Model S gây nên làn sóng sử dụng xe điện thì tới nay mới chỉ trải qua hơn 10 năm.

Lượng pin đến thời hạn thải bỏ không nhiều, nhưng với tình hình doanh số xe điện ngày một tăng lên như hiện nay thì ngành tái chế pin này có rất nhiều tiềm năng để phát triển.

Theo một báo cáo của Statista, thị trường tái chế pin xe điện sẽ tăng trưởng mạnh trong thời gian tới. Năm 2022, giá trị ước tính của thị trường này đạt khoảng 2,3 tỷ USD (tương đương khoảng 58,3 nghìn tỷ đồng). Trong giai đoạn từ năm 2022 đến năm 2028, giới chuyên gia đưa ra dự báo mức tăng trưởng hàng năm đạt khoảng 27,3%, có thể đạt giá trị lên tới 9,8 tỷ USD (tương đương 248,4 nghìn tỷ đồng) vào năm 2028.

Vòng đời của pin?

Pin trên xe điện thường sẽ bị thải bỏ khi khả năng sạc-xả xuống dưới ngưỡng 70%. Tùy cách sử dụng, khả năng sạc-xả của pin xuống dưới ngưỡng này trong khoảng 10 năm, thậm chí lâu hơn.

Sau đó, pin có thể tiếp tục sử dụng trong các hệ thống lưu trữ năng lượng thêm khoảng 10 năm, hoặc thậm chí lâu hơn nữa. Các hệ thống lưu trữ năng lượng này sẽ tích điện trong các thời gian thấp điểm sử dụng và có thể xả điện khi mức sử dụng vượt quá ngưỡng năng lượng được sản xuất. Tương tự, khi điện được sản xuất ra vượt ngưỡng tiêu thụ thì có thể tích trữ tại đây.

Hiện nay, hầu hết các hệ thống lưu trữ năng lượng này vẫn chỉ được xây dựng mô phỏng chứ chưa đi vào thực tế. Các đơn vị mua và lắp đặt hệ thống này vẫn đang ưu tiên sử dụng pin mới thay vì sử dụng pin tái sử dụng từ xe điện.

Tuy nhiên, nếu đặt trong tương lai tất cả xe đều chạy điện thì mạng lưới điện sẽ chịu gánh nặng lớn hơn hiện tại rất nhiều; khi đó, các hệ thống lưu trữ năng lượng này sẽ có vai trò lớn trong việc đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dân.

Ngành tái chế pin có sống bền?

Thứ giúp ngành tái chế pin có thể tồn tại lâu dài chính là những kim loại đắt tiền có trong pin. Nhu cầu cho xe điện sẽ tiếp tục tăng lên theo thời gian và càng tăng mạnh khi gần tới mốc dừng bán, dừng sử dụng xe sử dụng động cơ đốt trong. Trong khi đó, thiết lập mỏ khai thác sẽ tốn nhiều tiền và thời gian, nhất là khi phải tuân thủ chặt các quy định về môi trường.

Không giống các loại năng lượng hóa thạch hiện tại sẽ biến mất sau khi được sử dụng bằng cách đốt, điện của pin được xả ra khi nguyên tử, giả sử, côban vẫn sẽ luôn là chính nó dù có được sử dụng hay tái sử dụng bao nhiêu lần đi chăng nữa. Từ đây, có thể xem rằng những viên pin bị thải bỏ chính là nguồn khai thác trong tương lai.