Flere millioner elbiler vil ramme vejene: Hvad gør vi med de udtjente batterier?
Vi skal blive bedre til at skille batterierne ad, så man kan genbruge flere af de værdifulde råstoffer, lyder det fra to batteri-forskere.

Bilproducenter og forskere arbejder i stigende grad på at hive dyre råstoffer som kobolt og nikkel ud af bilbatterierne, når de skal lægges i graven. Det estimeres, at omtrent 5 procent af Litium-Ion batterierne genbruges i dag på globalt plan. (Foto: Shutterstock)

Bilproducenter og forskere arbejder i stigende grad på at hive dyre råstoffer som kobolt og nikkel ud af bilbatterierne, når de skal lægges i graven. Det estimeres, at omtrent 5 procent af Litium-Ion batterierne genbruges i dag på globalt plan. (Foto: Shutterstock)

Kigger vi nogle år frem i tiden, vil der, medmindre der sker markante teknologiske gennembrud, være et stigende pres på råmaterialer som kobolt, nikkel og litium, der indgår i batterierne i elbiler.

Det fortalte vi om i en tidligere artikel, du kan læse hér.

Indtil videre har bilproducenterne i høj grad fokuseret på at få batteripriserne ned, samtidig med man øger rækkevidden og levetiden på batterierne. Men parallelt med, at flere elbiler ruller ud på vejene, ser vi ind i en voldsom stigning af udtjente batterier, og dermed en tungtvejende grund til at genanvende så meget som muligt.

De store producenter er heldigvis klar over, at de er nødt til at gøre noget ved affaldet, især fordi man er interesseret i at genbruge dyre råmaterialer som kobolt, litium og nikkel, der sidder i battericellerne. 

En fordel ved litium, kobolt og nikkel er nemlig, at råstofferne, modsat fossile brændstoffer, kan genbruges, og det rykker flere virksomheder på.

»Der skal være en vis volumen af batterier, før det giver mening at genanvende dem. Men der er vi nu ikke langt fra, og måske er vi der allerede. Også fordi, at de her råstoffer er dyre, og produktionen af batterier er så enorm,« siger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, der er professor på Institut for Kemi ved Aarhus Universitet og forsker i genopladelige batterier.

På den måde bliver der skabt et marked og en økonomisk gevinst ved at trække råstofferne ud af batterierne, der i sidste ende skal kunne gøres nogelunde lige så billigt som dét at udvinde råmaterialerne fra miner i det Globale Syd. 

Selve batteriet sidder omtrent 10-15 år i elbiler alt efter kørselsmønster. Derefter er der et potentiale for, at batterierne får et såkaldt ‘second life’. 

Man arbejder blandt andet på at genanvende batterierne til at lagre strøm fra vedvarende energikilder, da der stadig er omtrent 60-70 procent kapacitet tilbage, når man hiver dem ud af elbilerne, forklarer Poul Norby, der er professor på Institut for Energikonvertering og -lagring ved DTU Energi. 

Skal fut i genanvendelsen

Energitungt at genanvende


Hvis man vil dykke mere ned i den tekniske del af genanvendelsen, har professor Linda Gaines fra Argonne National Laboratory udgivet en forskningsartikel.

Her sammenligner hun en række måder at genanvende litium-ion batterier, både teknisk og økonomisk.

Lige nu er en af udfordringerne, at det stadig er meget energitungt at udvinde råstofferne - og derfor er det også dyrt.
 

Den helt store udfordring venter, når batteriet skal lægges i graven.

Her knuser man dem typisk med en makulator, så man står tilbage med en ‘sort masse’. Det er et pulveragtigt sort stof, der udgør det meste af batteriets indvolde og indeholder kobolt, nikkel og litium plus en række andre mineraler.

Den svære del - og den centrale del af udviklingen - består i at få behandlet den sorte masse på en måde, så råstofferne trækkes ud igen.

»Der er en masse forskning i gang på det område, og EU har sat store midler af til at håndtere problemet,« påpeger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

Flere forskningsresultater har vist tegn på, at det faktisk er muligt at genbruge materialet fra tidligere batterier til nye batterier.

Et studie, der er udgivet i tidsskriftet Joule, testede effektiviteten af litium-ion -batterier med genbrugte NMC111-katoder bestående af henholdsvis en tredjedel nikkel, mangan og kobolt.

Forskerne fandt, at genbrugt materiale præsterede på lige fod med nye batterier, når det kommer til energitætheden i selve batteriet; energitæthed siger noget om, hvor langt en bil kan køre på en opladning. Faktisk indikerer deres resultater, at levetiden var mindst lige så god som fabriksnye batterier. 

Bevæger vi os ud af laboratoriet, er der også en hel række tiltag i gang på kommercielt plan. I Georgia i USA slår en af Nordamerikas største genbrugsfabrikker snart dørene op. Fabrikken har meldt ud, at de forventer at kunne håndtere 30.000 ton litium-ion-batterier om året.

Og vi skal faktisk slet ikke vride vores globus længere end til Nordsverige for at finde et andet eksempel. Her er virksomheden NorthVolt er i gang med at opføre en enorm fabrik, hvor 50 procent af batteroproduktionen skal være baseret på genbrugte materialer i 2030.

Det er utrolig svært at estimere, hvor mange batterier der genanvendes i dag. Et studie fra 2015 viser, at mindre end én procent af sjældne mineraler bliver taget ud og genanvendt fra de forskellige produkter med genopladelige batterier. I USA bliver omtrent 5 procent af Litium-Ion batterierne indsamlet og genavendt. 

Kræver energi at hive råstoffer ud

Men det er ikke helt nemt, at få hevet råstofferne ud af den her sorte masse, og der vil stadig gå noget tabt, når man skal rense massen op. 

Typisk foregår det ved, at dele af batteriet med de vigtige råstoffer smeltes til pulver, enten ved pyrometallurgi eller ved opløsning i syre, hvilket kaldes hydrometallurgi. Sidstnævnte får stadig mere opmærksomhed, fordi graden af genanvendelse er højere - man kan altså hive en større del af råstofferne ud af batterier og bruge dem igen. 

Problemet er imidlertid, at processen typisk er enormt energikrævende og generer høje temperaturer. 

»Derfor går de nye tanker på at tage batterierne og skille dem ad, så man får en opdeling af de forskellige komponenter. På den måde får man de to elektroder for sig, og elektrolytten for sig, så man kan oprense de enkelte dele,« forklarer Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

Litium kræver meget vand


Litium, der indgår i bilbatteriet, kæver meget vand at udvinde.

​​​​​​I Salar de Atacama i Chile, et vigtigt center for lithiumproduktion, forbruges 65 procent af regionens vand af mineaktiviteter. Flere miner ligger også i Det Globale Syd, og derfor kan lande i EU have en interesse i at hente de dyre råmaterialer ud.

Kilde: Recycling lithium-ion batteries from electric vehicles

Men det er stadig en udfordrende manøvre. Litium-ion er nemlig en overordnet fælles betegnelse for en række forskellige batteriteknologier med forskellige sammensætninger af materialer.

I dag er der ikke mange, der skiller batterierne ad på den måde, fordi det stadig er omstændeligt, men »tanken er i højere grad ved at blomstre,« vurderer Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

»Man kan ikke lave en proces, hvor der står en person og gør det manuelt. Så udfordringen er, at det skal automatiseres, så der ligger virkelig meget arbejde forude, der involverer et stort spænd af teknologier, fra robotter, der skal skille dem ad, til kemikere, der kan stå for oprensningen.«

»Ud fra et kemisk synspunkt består den svære udfordring i at udvikle nogle metoder, der sikrer, at man kan håndtere den store affaldsstrøm af batterier, der kan være af meget forskellig kvalitet og indeholde forskellige materialer. Det vil være noget af det, man vil se mere på i fremtiden.«

Stadig behov for nye råstoffer

Derfor kan der blive brug for en bred vedtagelse af standardiserede metoder til genbrug af litium-batterier. Det skal gerne inkludere sorteringsstrømme for de forskellige batterityper, så variationen af, hvad virksomhederne får ind, ikke er så stor, og de ved, hvad batterierne indeholder. 

Det kan bringe genanvendelsen af batterier et stort skridt nærmere, lyder det fra forskerne.

Det Internationale Energiagentur (IEA) anslår, at verden i øjeblikket har nok kapacitet til at genbruge 180.000 ton døde elbilbatterier om året.

Hvis man bliver bedre til at hive råstofferne ud af battierne, vil potentielt kunne afbøde det store pres på råstoffer som kobolt og nikkel. 

Men det vil stadig være nødvendigt at hente flere råstoffer op af miner i blandt andet DR Congo, Chile og Australien til de mange millioner elbiler, der skal produceres. Derfor har flere forskere ligeledes peget på, at vi også bliver nødt til at sænke vores forbrug og pres på råstoffer i fremtiden. 

 

Red Verden med Videnskab.dk

I en konstruktiv serie ser Videnskab.dk nærmere på, hvordan mennesket kan redde verden.

Vi tager fat på en lang række emner – fra atomkraft og indsatser for at redde dyrene til, om det giver bedst mening bare at spise mindre kød.

Hvad siger videnskaben? Hvad kan man selv gøre hjemme fra sofaen for at gøre en forskel?

Du kan få mange gode tips og råd i vores Facebook-gruppe, hvor du også kan være med i overvejelser om artikler eller debattere måder at redde verden på.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte, døde og vaccinationer i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på Instagram, og læs om, hvorfor denne 'sort hul'-illusion narrer din hjerne.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med over en halv million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk