スティーブン・シャッケル
電気自動車（EV）は自動車業界に革命をもたらし、消費者と商業輸送が脱炭素化に向かうことを可能にしました。しかし、EVメーカーは、標準的な内燃機関車（ICEV）メーカーに比べて二酸化炭素排出量が多いことや、希少な原材料を含み有害廃棄物を生み出すバッテリーシステムを生産していることなどについて批判に直面している。
ここ数年、EV業界は、EVライフサイクルの二酸化炭素排出量を最小限に抑え、バッテリー システムの再利用やリサイクルを可能にするために大きな進歩を遂げてきました。この記事では、電気自動車がどのようにリサイクルまたは再利用されるかを検討し、脱炭素化を目指すEV業界の循環型経済の機会を特定します。
電気自動車バッテリーの持続可能性
EVの製造工程における二酸化炭素排出量はICEVよりも高くなりますが、EVの寿命全体にわたる総排出量は平均的なICEVの半分以下です。 しかし、EVの需要と生産が増加するにつれて、原材料と希土類磁石の需要も増加します。EVには、モーター技術用の希土類磁石と、バッテリーシステム用のリチウム、コバルト、グラファイトなどの原材料が必要です。
メーカーがリサイクル材料を使用しない場合、これらのバッテリーシステムの生産は、EV生産の環境への悪影響に大きく寄与します。これらの材料は有限の資源であり、バッテリーに使用するには大規模な採掘作業、広大な輸送ネットワーク、さらに大規模な精製プロセスが必要です。
リチウムとコバルトの採掘には、物理的、社会的に敏感な環境からの採掘も必要であり、その倫理的持続可能性に対する批判や疑問が生じる可能性があります。幸いなことに、EVは金属や原材料を多く含んでいるため、使用済み車両のリサイクルに適しており、メーカーが持続可能な採掘ソリューションを模索する動機となり、最終的には将来の採掘の必要性が制限される可能性があります。
電気自動車のリサイクル
電気自動車はICEVよりもリサイクルが比較的簡単です。全体的なコンポーネント数が少なくなっています 。EVリサイクルというとバッテリーのリサイクルを連想されることが多いですが、車体やその他の部品に使用される銅、鉄、アルミニウムなどの原材料も含まれます。
残念ながら、リサイクル材料は価格変動の影響を受けやすく、企業にとって使用しにくくなり、材料の無駄につながる可能性があります。EVのリサイクルの課題に対処するには、リサイクルの循環型経済を車両の設計の初期段階から開始し、メーカーが車両全体のリサイクルをシンプルかつ経済的に進める必要があります。
リサイクルには課題が伴います。メーカーは、リソースの使用に関して妥協点を見出して設計する必要があります。たとえば、車両が使用する原材料を最小限に抑えると、初期の採掘抽出の必要性が軽減される可能性があります。しかし、同じ原材料のリサイクルと回収がはるかに困難になり、初期の抽出が純マイナスになる可能性があります。修理やリサイクルが容易なEVを設計することは、持続可能な循環型経済を実現するための第一歩です。
EVバッテリーリサイクル
運輸業界で使用されるアルミニウムと鉄鋼は、全産業におけるアルミニウムと鉄鋼の需要のほぼ4分の1を占めています。幸いなことに、これらの原材料はICEV業界を通じてリサイクル可能であることが長い間証明されてきました。しかし、バッテリーのリサイクルは、バッテリーの寿命の初期段階でメーカーが設計に組み込む必要があるいくつかの重要なステップを必要とする、より斬新なプロセスです。
収集、分類、評価
EVバッテリーは、自動車の寿命が終了したら車両から回収する必要があります。バッテリー システムはまだかなりの量のエネルギーを保持している可能性があり、熟練した技術者が必要となるため、このプロセスは危険を伴う場合があります。メーカーは、このプロセスを効率化するために、車体から安全に取り外すことができるバッテリー システムを設計する必要があります。交換可能なバッテリーパックがあれば、消耗したパックを完全に充電されたパックと交換するだけで、EVにつきものの長い充電時間の問題も解決できます。
バッテリーを回収する際は、さまざまなカテゴリごとに分類して評価する必要があります。たとえば、新品のEVが事故に遭った場合、バッテリーは全容量を保持し、再利用できる可能性があります。その他の場合では、EVバッテリーが動作寿命に達している可能性があり、その場合はリサイクルの対象となります。
キャプション: 多数のバッテリーモジュールを含むEVバッテリーパック
解体と材料回収
二次利用に適さないバッテリーは解体処理されます。バッテリー モジュールとセルは自動車のバッテリー パックから取り外され、コンポーネントは細断されてさまざまな材料が分離され、露出されます。
細断処理によりさまざまな材料が生成され、細断の種類とリサイクルされたバッテリーの構成に応じて、さらに処理するために分類されます。細断処理によって、通常、バッテリーの正極と負極からなる「黒い塊」が生成され、その後、乾式冶金（精錬）または湿式冶金（浸出）処理にかけられ、リチウム、コバルト、ニッケル、マンガン、アルミニウムなどの金属原料が抽出されます。
現在のリチウムイオン電池 のリサイクルプロセスでは、最初に使用された原材料の95% を回収することができ、リサイクルされた材料の5% のみが使用できなくなります。米国エネルギー省によれば、250トンの鉱石を採掘するのではなく、使用済みリチウムイオン電池28トンをリサイクルすることで、電池グレードのリチウム1トンを生成できるという。
EVバッテリーの再利用
リサイクル性を最大化することに製造目標を設定すると、バッテリー再利用戦略への意欲が減退する可能性があります。2022年、 ネイチャー誌は、EVとそのバッテリーシステムでこれが当てはまる可能性があると特定しました 。つまり、新しい車両用の材料の需要は、修理によって既存の車両での使用を延長するのではなく、それらの材料をリサイクルすることになります。
EVバッテリーの再利用は、バッテリー システムが可能な限り長く容量とパフォーマンスを維持することを目的とした、メーカーの主な目標である必要があります。たとえば、新品のEVが事故に遭い、バッテリー システムを再利用しても安全な場合、これらのバッテリーは、リサイクルされる前に寿命を延ばすために、ポータブル エネルギー貯蔵システム、再生可能エネルギー貯蔵、またはその他のアプリケーションに再利用できます。車体の鉄やアルミニウムなど、残りの部分はリサイクル可能です。
EVバッテリーのサイクル
電気自動車は、製造時に初期の二酸化炭素排出量の増加と希少材料の需要を要求しますが、輸送業界の脱炭素化に向けた変革を推進します。EV業界のバッテリー製造、リサイクル、再利用の進歩は、持続可能なモビリティと環境保護に不可欠な天然資源の循環型経済を形成しています。EVメーカーは、消費者の要求を満たしながら、よりクリーンな未来のために二酸化炭素排出量を最小限に抑え、資源効率を最大化することのバランスを取る必要があります 。
自動車グレードのバッテリー管理システム (BMS) コンポーネント
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