Экологичность литиевых аккумуляторов в современных электромобилях

Экологичность электромобилей, автор: Александр Арефьев

Эссе 1

В 2021 году острый вопрос бензиновых выхлопов, производимых транспортом (в основном, автомобилями), некоторое время уже висящий в воздухе, привлёк ещё больше внимания к теме производства и пользования электронными автомобилями. Центром этого экономического сегмента является компания Tesla, которая ежегодно бьёт рекорды по производству своих электрокаров. Однако компания также устанавливает и антирекорд по количеству использованного лития и других металлов в своих аккумуляторах .

В электромобилях Tesla используются литиевые аккумуляторы (а именно литий-никель-марганец-кобальт-оксидный аккумулятор и литий-никель-кобальт-алюминий-оксидный аккумулятор). Такие аккумуляторы для компании производит Гигафабрика-1. Начиная с 2020 года, количество литиевых аккумуляторов, производимых на заводе для оснащение электромобилей, равняется 500 000. Как было упомянуто ранее, такие аккумуляторы состоят не только из лития. В них используются несколько разных металлов, таких, как кобальт, алюминий, никель и их оксиды. Свинцово-кислотные аккумуляторы, которые сейчас используются практически во всех бензиновых автомобилях, на удивление легко перерабатывать; в настоящее время процессу переработки подвергается около 98 % таких аккумуляторов. Они состоят из свинца (Pb), его оксида (PBO2) и электролита, то есть серной кислоты (H2SO4). Компоненты довольно легко отделяются в процессе переработки, и в итоге получается свинцовая паста, свинцовая крошка и кислота, которую нейтрализуют. Эти материалы активно используют во второй раз.

Литиевые аккумуляторы гораздо более мощные, чем свинцовые, но и собраны они гораздо сложнее, чем последние. Каждый компонент аккумулятора содержит больше химических элементов (преимущественно металлов), чем один свинцовый аккумулятор в принципе. Активный состав анода содержит литий, железо, марганец, кобальт и их соединения с фосфором, кислородом (Li, Fe, Mn, Co). В электролите литиевых батарей используется этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диметилкарбонат и добавляется фторэтиленкарбонат. Из-за этого возникает проблема отделения компонентов друг от друга; в отличие от свинцовых аккумуляторов, простое разрушение структуры устройства не может работать с литиевым вариантом. Сложность заключается в некой пропорции: чем больше разных химических элементов используется, тем больше их химических свойств и возможных реакций нужно учитывать при утилизации. Даже маркировка литиевых аккумуляторов сейчас содержит мало информации о том, как они должны быть утилизированы (в маркировке обычно не поясняется, в чем разница утилизации анода, катода и электролита). Считается, что единственный эффективный способ на настоящий момент  измельчение и пирометаллургия.

Помимо того, что литиевые аккумуляторы очень сложно перерабатывать, их действительно сложно собирать. Второй главной проблемой таких аккумуляторов является добыча лития. Чтобы получить это "золото" XXI века, добывающим предприятиям нужно переводить подземные источники воды на палящее солнце (то есть, на просторы пустынь), в искусственные резервуары. В этих резервуарах происходит выпаривание хлорида лития и хлорида магния. Помимо сокращения природных запасов многих металлов, сокращается и природная пресная вода, драгоценный ресурс для многих стран и народов  95% её выпаривается в процессе добычи лития. После такого "иссушения" остаются сухие кратеры с осадком, на которых ничего не может произрастать, и пустыни становятся ещё более сухими, чем были. Важно отметить, что уже через 8 лет более десяти миллионов тонн произведенных аккумуляторов будут годиться только для утилизации.

Франция, Великобритания и Норвегия уже сейчас стремятся к полному сокращению использования бензиновых автомобилей и к чистому воздуху соответственно. Другие страны также активно интересуются использованием электромобилей. Но можно ли наслаждаться чистым воздухом, когда под ногами — истощенная земля?

Источники: 


Автор: Иванова Божена, Журфак МГУ

fa4883522f16ea64720de83b7ae4c80a.png


Автомобили, источник: Яндекс.фото

Эссе 2

Сейчас всё большую популярность среди жителей планеты набирает мысль о покупке электромобиля. Это автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от независимого источника электроэнергии.

Новости о продаже электрических авто от Илона Маска Tesla всё больше подогревают аудиторию к приобретению вроде как "новейшей", "экологичной" модели. Пиарщики компаний всё больше публикуют статьи о "зелёной" энергетике, безопасном использовании аккумуляторов, сокращении расходов на техобслуживание. А на главных страницах СМИ только и гремят заголовки о росте производства электромобилей разных марок.

Всё это кажется очень привлекательным, и обывателю будет трудно отличить хорошую, завлекающую рекламу от идеально выверенной коммерческой стратегии производителей. Но бросив пыль в глаза автолюбителям, компании не задумываются о действительных прогнозах экологической обстановки в мире. Однако многие факторы ставят под вопросом экологичное использование электромобилей.

Выхлопные глазы — не единственная проблема, с которой мы столкнулись в последнее время. Оказывается, электрокары — это пиар пресловутой экологичности. Шотландские исследователи из Эдинбургского университета установили, что перемещение электрокаров приводит к выбросу в окружающую среду большого количества опасных частиц.

Многие годы людям рассказывали про вредные выхлопы двигателей внутреннего сгорания, выделяя на их фоне электромобили, которые кажутся решением проблемы загрязнения окружающей среды, ведь они ничего не сжигают. Но исследования учёных опровергают факт безвредности новых авто.

Шотландские исследователи Виктор Тиммерс и А. Дж. Ахтен выяснили, что электромобили производят даже больше выбросов твёрдых частиц, чем традиционные авто. Мельчайшие твёрдые частицы выбрасываются при разгоне и торможении машины. Источниками выброса являются тормозная система, покрышки (которые понемногу стираются при движении), а также покрытие дорожного полотна, на которое действует масса автомобиля.

"Твердые частицы представляют собой намного более вредный вид выбросов отмечает Ахтен.  Они самые токсичные и способны приводить к росту количества сердечных приступов, развитию астмы и многим других заболеваниям".

Также важно отметить, что выхлопные газы становятся опасными по мере накоплениях их в атмосфере, а выбросы частиц имеют моментальное негативное воздействие на здоровье. Помимо информации о твёрдых частицах, компании замалчивают тот факт, что вредоносные выбросы в атмосферу никуда не деваются. Всему виной  увеличение объёма работы электростанций, производства питания для аккумуляторов авто.

Согласно результатам исследований зарубежных учёных из университета Северной Каролины: "где выше доля используемого электрического транспорта, выше и общий уровень вредных выбросов". Повышение потребления электричества (для зарядки электрокаров) ведёт к повышению уровня его выработки, а тажке к большей загрузке теплоэлектростанций и других предприятий, которые вырабатывают электричество.

Сейчас лидером продажи электромобилей является Норвегия: количество электрокаров здесь составляет 15% от общего числа автомобилей на дорогах страны. Стремительно растут продажи и в европейских странах. Ряд государств предоставляет покупателям машины с электродвигателями различных субсидий, не забывая напоминать о пользе, которую принесёт окружающей среде отказ от езды на авто с традиционным мотором. И последние исследования подтверждают печальные новости о том, что окружающая среда загрязняется интенсивнее в тех районах, где увеличивается темп производства электромобилей.

Россия пока что сильно отстаёт в этом плане, но скоро ничего не сможет послужить преградой для широкого введения авто с аккумулятором.

Получается, что польза от автомобиля с электродвигателем сомнительна: осталось только до конца разобраться, что вреднее для атмосферы  электрокары или авто с традиционными бензиновыми и дизельными моторами, но глубоких исследований на данную тему не проводилось. Пока же ведущие автопроизводители активно вкладывают человеческие и финансовые ресурсы в развитие электромобилей, различными методами способствуя увеличению их популярности среди населения.

Источники:


Автор: Котлякова Софья, Журфак МГУ

Материалы по теме:

Тэги: