Recyklace baterií do elektroaut. Vozy umí být levné i čisté

Elektromobil. Ještě před pár lety byl výsadním produktem snad jenom Tesly a s jeho budoucností se víc než nadšení pojily spíš odmítavé argumenty, že vozy jsou drahé, nedostojí nárokům běžného řidiče, stejně nebudou ekologické, a už vůbec ne bezpečné.

Ke dnešku své největší továrny i nejslavnější vozy s původně spalovacími motory elektrifikují i ty nejtradičnější značky od americké síly Fordu a General Motors, přes italský luxus jako Ferrari a Lamborghini, až po snad všechny evropské stálice včetně Škody, která chystá i čistě elektrickou Octavii nebo cenově dostupnější obdobu Fabie.

Takzvaný Elroq by měl stát nanejvýš 19 tisíc eur, tedy podobně jako hatchback Volkswagen E-Up!, který v modernizované verzi při ceně bezmála 450 tisíc korun nabízí dojezd 260 kilometrů. Tedy víc než kolik většina běžných řidičů na den potřebuje. Pokryje i pověstný výlet z Prahy do Brna a zpět.

Potřeba je samozřejmě dodat, že existují rovněž vozy až s dvojnásobným dojezdem. Jejich cena se už sice dostává přes milion, mnoho známých značek už na vyvážení tohoto nepoměru ale pracuje vývojem nových baterií.

Hned lze připomenout nedávný rekord Tesly Model S, která s prototypem akumulátoru od michiganského startupu ONE ujela na jediné nabití 752 mil, tedy přes 1 210 kilometrů, a překonala tak absolutní rekord i pro vozy na fosilní paliva.

Elektromobily chtějí ale vyrábět třeba i firmy, které dřív do autoprůmyslu ani vůbec nezasahovaly – jako Sony – a mluví se také o iCar od Applu. Zapomínat se ale nemůže ani na Čínu, jejíž automobilky jako Geely také následují trend a již typicky se snaží srazit ceny oproti zbytku světa ještě níž.

Okolní státy jako Německo, Rakousko či Francie už nabízí i dotace. K elektroautu s maximální cenou okolo milionu korun přispějí nakupujícímu od pěti do sedmi tisíc eur, což je v přepočtu od zhruba 122 do 170 tisíc korun.

Tuzemská vláda zatím dotuje pouze podnikatele, a tak běžným řidičům zatím nezbývá, než čerpat jiné výhody, jako je parkování či dálnice zdarma, osvobození od silniční i spotřební daně nebo poplatku za registraci. A sledovat vývoj cen. I přesto lze ale pozorovat růst jejich zájmu, přestože nedosahují takových čísel jako ve výhodnějším zahraničí. Počítat je nutno do budoucna i s ojetými auty do zásuvky, jejichž větší příliv zvlášť ze západu a severu do Česka teprve nastane.

Růst by měla i síť a rychlost dobíjecích stanic. Český dotační program – dosud největší – na výstavbu 1 500 nových nabíjecích bodů uvolní už příští měsíc dalších 300 milionů korun. Národní akční plán čisté mobility počítá, že v roce 2030 by mělo v Česku fungovat 19 až 35 tisíc dobíječek a tou dobou na tuzemských silnicích očekává od 220 tisíc do 500 tisíc elektromobilů.

Dobíjení přitom dnes na běžné stanici vychází pořád jednou tak levněji než benzin a zhruba o korunu méně na ujetý kilometr dá řidič i za rychlonabíjení, jak vychází z nedávného průzkumu serveru fDrive.cz.

V dlouhodobějším horizontu zahrnujícím přechod z fosilních zdrojů energie na alternativní a jádro lze počítat ještě s větším prohloubením tohoto rozdílu ve prospěch elektřiny. A bude se také ztrácet argument odpůrců aut do zásuvky tvrdících, že vozy dnes pořád vesměs jezdí „na uhlí“.

Snad jako poslední argument na vyvrácení tak zůstává (ne)čistota výroby elektromobilů, která je (stejně jako dojezd i cena) spjatá především s jejich bateriemi. A těžbou a následnou přepravou klíčových kovů k dalšímu zpracování.

Asi nejproblematičtější je kobalt, jehož drtivá většina se za neetických podmínek získává z Konga. V případě lithia už třeba převažuje Austrálie, u tohoto kovu se ale mnohem více řeší dopad jeho produkce na životní prostředí, ačkoli těžba fosilních paliv a její rozsah je mnohem destruktivnější. U těžby lithia je také velká spotřeba vody. Na získání jedné tuny lithia je totiž údajně potřeba až jeden milion a 900 tisíc litrů vody.

Vědci už dnes proto vyvíjí baterie, ve kterých místo kobaltu používají síru nebo lithium nahrazují sodíkem či tento kov používají méně, ale s vyšší účinností díky průlomové technologii pevného elektrolytu s dvakrát delší životností, desetkrát větší kapacitou a menší velikostí akumulátoru. Na této nové metodě pracuje kromě vědců například i Hyundai nebo Toyota. Prosazují ji také Nissan, Volkswagen, Mercedes nebo Ford.

Vyšší energetické hustoty baterií se přitom už dnes dociluje především zvyšováním poměru niklu oproti kobaltu. Asi nejužívanější typy akumulátorů známé jako NMC532 podle časopisu Nature používají 35 kilo niklu, 14 kilo kobaltu, 20 kilo manganu a osm kilo lithia. I kdyby se ale množství kobaltu a lithia ve výrobě nadále snižovalo či úplně omezilo, otázkou zůstává, co dělat s bateriemi, které jsou už v oběhu.

Jejich životnost v elektroautech se pohybuje okolo deseti let a doteď se ty vysloužilé používaly často jako bateriová úložiště energie pro domy, budovy či továrny ve formě takzvaného second-life. Například Tesla takto začala nabízet svůj známý Powerwall (domácí úložiště energie).

Podle některých odborníků je ale takové využití vesměs plýtvání hodnotnými kovy. Stavby totiž vedle elektroaut nepotřebují, aby baterie měly tak velkou energetickou hustotu, tedy aby si při relativně malé velikosti udržely takovou kapacitu, a tudíž je v nich použitého kobaltu, lithia nebo i manganu škoda. To si ale některé automobilky jako třeba i Volkswagen či BMW, Honda a další uvědomují.

S účinným řešením, jak z použitých baterií recyklovat klíčové kovy na výrobu nových už přišlo i několik firem, od kterých si je známé značky také objednávají. Jako švédský Northvolt. Ten už loni v listopadu vyrobil první baterii čistě z recyklovaného kobaltu, manganu a niklu. Kovů prý dokáže za pomoci nízkoenergetického procesu drcení baterií, třídění a následného loužení černé směsi v amoniaku či kyselinách extrahovat až 95 procent.

Na takzvanou hydrometalurgii už příští rok severská firma spustí celou továrnu Revolt. Ta bude postupně zvyšovat kapacitu recyklace až na 125 tisíc tun baterií ročně. Do roku 2030 má totiž zvládnout obstarávat až polovinu potřebných surovin pro výrobu gigafactory, kterou si Northvolt jako první v Evropě otevřel v lednu. Bateriemi z ní chce zásobit milion elektrovozů za rok. Zatím začíná na čtvrtině, od automobilek jako Volkswagenu, BMW a Volva už má nicméně objednávky za více než 640 miliard korun.

Druhou polovinu surovin pro výrobu svých baterií chce Northvolt dovážet pravděpodobně z bližšího Ruska nebo ji těžit a zpracovávat i sám proto, aby se co nejvíc vyhnul japonským, jihokorejským a čínským dodavatelům, kteří na úpravu surové rudy do potřebných sloučenin používají energii z uhelných elektráren. Právě ti se spolu s lodní přepravou z Austrálie a Konga nejvíc podílí na vyšší uhlíkové stopě výroby elektromobilů.

Švédové ale nejsou v recyklaci baterií sami. Američtí vědci z polytechnického institutu WPI v Massachusetts navíc nedávno dokázali, že oproti akumulátorům z nových kovů vykazují ty z použitých i lepší trvanlivost. I po více než čtyřech tisících cyklech nabíjení si menší recyklované články o jedné ampérhodině zachovaly až 80 procent své kapacity, tedy o třetinu víc než ty nové. A při více než 11 tisících dokonce 70 procent, tedy o polovinu víc, píše magazín Inceptive Mind. Baterie do elektroaut se nicméně skládají ze stovek takových a výkonnějších článků.

Metoda Američanů podobná hydrometalurgii je prý oproti tradiční těžbě a produkci kovů také o 93 procent čistší a o skoro 60 procent levnější. Firma Battery Resources, která s vědci přímo spolupracuje, už rovněž staví vlastní továrnu na této technologii. Investuje do ní v přepočtu skoro miliardu a měla by být největší v USA. Fungovat bude od srpna v Georgii a recyklovat by měla 30 tisíc tun baterií za rok.

Další miliardu, kterou jen loni získala ve dvou kolech financování od investorů, chce americká firma Battery Resource použít na expanzi do Asie i Evropy, kde chce rovněž postavit továrny. Celosvětově totiž cílí na kapacitu až 150 tisíc tun recyklovaných baterií ročně.

Přímo v Evropě se pak ke zlepšení úrovně recyklace baterií zavázaly dvě firmy, se kterými už spolupracuje třeba Renault – chemická firma Solvay z Belgie a Veolia pro hospodaření s odpadem z Francie, která už například staví svou první továrnu ve Velké Británii. Do dvou let chtějí mít kapacitu ke zpracování pětiny akumulátorů použitých na tamních silnicích, tedy asi jednoho tisíce tun ročně.

Oba podniky rovněž potvrdily, že přešly na koncept vysoce účinné hydrometalurgie a že z baterií elektroaut dokáží stejně jako Američané extrahovat údajně i lithium. Do pěti let chtějí proces ještě více rozšířit – už nyní plánují továrnu i přímo ve Francii – a na celém trhu recyklace akumulátorů reprezentovat s Renaultem až čtvrtinu.

Společností, které se dnes za pomoci nových technologií a účinnějších metod více zaměřují na recyklaci baterií z elektroaut, je ale mnohem více. Dalším příkladem ze Spojených států může být společnost Li-Cycle, která se sice zatím drží ve svých menších továrnách na objemech několika set tun za čtvrtletí, ale v horizontu asi tří let se chce rozrůst až do kapacity 240 tisíc tun zpracovaných kovů z recyklačních procesů za rok.

Své akcie už Li-Cycle také obchoduje na burze a za poslední čtvrtletí zvýšila své tržby o více než 800 procent na 1,7 milionu dolarů. Je tak sice v rozjezdu, ale vzhledem k rostoucím prodejům elektroaut a bezemisním cílům světových zemí očekává v nadcházejících letech „tsunami“ vysloužilých baterií z vozů ke zpracování.

Při klasickém způsobu recyklace lithium-iontových baterií se články rozdrtí a v tavící peci se pak z výsledné směsi při různých teplotách postupně vyloučí obsažené kovy. Touto cestou se ale nazpět získávala pouze polovina materiálů, zbytek se v podstatě spálil. Proto převažoval způsob znovupoužití zvaný second-life, při kterém akumulátory po skončení životnosti v elektromobilech nacházely využití jako úložiště energie u elektráren, průmyslových budov, ale – jak už jsme zmínili – i domů.