Apakah Dunia Siap Untuk Baterai EV?

Baterai mendukung kehidupan modern. Sejak Alessandro Volta menemukan teknologi yang disebut volt, kehidupan kita menjadi semakin bergantung pada listrik dan bagaimana kita menyimpannya.

Namun perlu diingat juga bahwa baterai dapat menghadapi tantangan terbesar karena menjadi pusat elektrifikasi mobilitas manusia, dan potensi utama dalam perjuangan kita adalah melawan perubahan iklim.

Baterai ini tentu saja tidak memiliki biaya rendah, industri pertambangan terpaksa menggali sumber daya alam untuk menemukan nikel, kobalt dan lithium, bahan-bahan umum di dalam setiap kendaraan listrik bertenaga baterai.

Dalam usia yang terus bertambah listrik, dapatkah kita membuat baterai ini tanpa merusak planet yang sedang kita coba ‘selamatkan’?

Masalah Sumber Daya

Paket baterai mobil listrik biasanya berbobot 600 hingga 1.000 pound, dan beberapa bahan terpenting yang digunakan dalam baterai modern, termasuk tembaga, mangan, nikel dan kobalt, ditemukan di dasar laut dalam.

Demi mendapatkan bahan yang diperlukan, perusahaan pertambangan mendesak pemerintah untuk memberikan akses formal ke dasar laut dalam, dan Otoritas Dasar Laut Internasional PBB (ISA) saat ini sedang menyusun peraturan untuk operasi penambangan laut.

Kerusakan berasal dari ekstraksi sedimen untuk sampai ke logam yang diinginkan. Perusahaan pertambangan sudah bereksperimen dengan excavator besar yang dikendalikan dari jarak jauh, yang dapat memompa ribuan pon sedimen dari dasar laut ke permukaan.

Setelah logam dipisahkan dari sedimen, sisanya kembali ke air. Serpihan yang dihasilkan mengandung mercury dan timbal yang dapat meracuni lautan hingga ratusan mil, belum lagi sistem pengeboran di laut dengan segala dampak negatifnya.

Perkiraan potensi kerusakan dari penambangan bawah laut bervariasi berdasarkan lokasi, kedalaman dan teknologi tetapi hanya sedikit yang diketahui secara konkret. Sebuah studi Royal Swedish Academy of Sciences secara konservatif memprediksi bahwa satu kapal penambangan dapat mengeluarkan sekitar dua juta kaki kubik muatan per hari.

Dan ini hanya tentang operasi penambangan laut dalam. Di darat, perusahaan pertambangan melanjutkan pencarian lithium. Meskipun sering disebut sebagai proses "dekat permukaan", mengekstraksi air garam lithium sangat intensif air, membutuhkan 500.000 galon air per ton lithium. Memisahkan litium dari batuan juga membutuhkan bahan kimia beracun, yang hanya meningkatkan kemungkinan kontaminasi lingkungan. Baru-baru ini, baterai ion besi telah diselidiki sebagai alternatif potensial untuk litium, tetapi ekstraksi dan pemrosesan bijih besi menunjukkan negatifnya sendiri termasuk emisi debu, drainase batuan asam, dan degradasi vegetasi.

Ada pro dan kontra tentang apakah baterai bisa menjadi teknologi nol-emisi, tetapi mereka jelas membutuhkan banyak sumber daya dan energi untuk mendapatkan dari tanah ke EV bisa menjadi pilihan.

Improvisasi

Lihat ke dalam baterai lithium-ion dan Anda akan menemukan dua elektroda (anoda dan katoda) direndam dalam elektrolit yang mendapatkan ion ketika baterai diisi dan dilepaskan. Elektrolit adalah larutan garam litium dan pelarut organik. Sayangnya solusi ini sangat mudah terbakar. Tetapi tim peneliti di Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) sedang mengerjakan volatilitas baterai ion lithium berair untuk membuatnya lebih aman.

Sebagai gantinya, baterai lithium ion berair menggunakan air sebagai elektrolit. Masalahnya, mereka tidak berkinerja sebaik baterai lithium ion standar karena jika Anda menggunakan terlalu banyak voltase untuk air, itu akan terpecah menjadi hidrogen dan oksigen. Tetapi para peneliti RPI telah menemukan cara untuk menyiasati hal ini sebagian dengan bereksperimen dengan larutan elektrolit air dalam garam baru dan bahan elektroda baru yang disebut niobium tungsten oksida (NTO).

Menggabungkan elektrolit baru dan bahan anoda menghasilkan baterai yang mengungguli baterai berair sebelumnya dalam hal daya dan kemampuan pengisian cepat. Baterai lithium berair juga berpotensi lebih murah untuk diproduksi dan kurang toksik daripada baterai lithium ion standar karena mereka tidak memerlukan pelarut organik untuk solusi elektrolit.

Daur Ulang

Jika masyarakat akan bertaruh besar pada mobilitas baterai, kita harus memperhatikan apa yang terjadi pada baterai setelah baterai habis.

Menurut beberapa prediksi, jumlah mobil listrik dapat mencapai 140 juta secara global pada tahun 2030. Ini akan menyisakan 11 juta ton baterai lithium-ion otomotif bekas yang perlu didaur ulang. Mengingat bahwa kurang dari 10% baterai lithium-ion, termasuk baterai yang memberi daya pada gadget kita, sekarang didaur ulang, banyak sekali toksisitas yang ada.

Penggunaan masa pakai kedua untuk baterai EV untuk penyimpanan listrik lokal sering disebut sebagai langkah perantara karena biaya daur ulang saat ini lebih tinggi daripada nilai bahan baku yang diperoleh kembali. Tetapi baterai, termasuk rumah plastik mereka, masih perlu didaur ulang di beberapa titik.

Memulihkan logam yang digunakan dalam baterai adalah keuntungan bersih karena logam yang dapat digunakan kembali tidak harus ditambang. Tetapi mengekstraksi lithium dan kobalt dari baterai adalah energi yang intensif dan dapat menyebabkan polusi air jika larutan elektrolit tidak ditangani dengan benar, dan baterai yang rusak selama proses tersebut dapat mengeluarkan gas beracun. Proses peleburan komersial tidak dapat memulihkan lithium secara langsung, yang membutuhkan langkah-langkah tambahan dan biaya yang lebih besar.

Namun perusahaan Kanada bernama Li-Cycle sedang mengerjakan proses daur ulang yang lebih efisien dan ramah lingkungan. Didirikan sepasang insinyur yang sebelumnya merancang pabrik produksi baterai lithium, perusahaan merancang proses daur ulang dua bagian, yang dapat diterapkan untuk semua kelas baterai lithium dari elektronik portabel ke baterai otomotif.

Bagian pertama adalah mekanik, pengupasan tembaga, aluminium, dan plastik dari baterai di dalam dan luar. Kepala pejabat komersial Li-Cycle, Kunal Phalpher, mengatakan perusahaannya melakukan ini dengan relatif cepat dan murah karena tidak perlu memecah baterai menjadi sel sebelum membuatnya menjadi partikel kecil.

Bagian kedua adalah proses hidrometalurgi yang menggunakan bahan kimia dalam beberapa tahap untuk memisahkan litium, kobalt dan mangan yang berharga dari elektroda.

Produk lain termasuk lithium karbonat, dimana Li-Cycle dapat menjualnya kembali ke rantai pasokan baterai. Ini membantu membalik masalah daur ulang menjadi lebih mahal daripada nilai bahan yang dipulihkan. Li-Cycle mengatakan bahwa alih-alih mengeluarkan air, ini menggunakan reverse osmosis sehingga air dapat digunakan kembali. Seberapa sering tidak jelas dan tidak ada validasi lingkungan resmi dari klaim Li-Cycle telah dibuat.

Li-Cycle telah mengirimkan batch pertama dari material yang dipulihkan, sehingga pasar tampaknya sependapat. Selain pabriknya di Kingston, Ontario, Li-Cycle akan membuka pabrik di Rochester tahun 2020 ini, yang mampu memproses sebanyak 5.000 ton baterai lithium-ion yang dihabiskan setahun.

Perusahaan lain juga mencoba untuk memecahkan persamaan daur ulang termasuk Battery Resourcers yang berbasis di Worcester, Massachusetts yang bekerja untuk meningkatkan kapasitas di percontohan pabrik daur ulang baterai Li-ion dengan faktor sepuluh dari 0,5 metrik ton/hari saat ini didaur ulang.

Pada awal 2019, Departemen Energi AS mengumumkan penciptaan pusat litbang daur ulang baterai Li-ion yang disebut ReCell Center. Berkantor pusat di Argonne National Laboratory, ReCell mencakup 50 peneliti di enam laboratorium dan universitas nasional dan kemitraan dengan OEM otomotif. Pada September lalu, DOE mengumumkan 15 pemenang dari tahap pertama Battery Recycling Prize senilai $ 5,5 juta.

Ini adalah potongan teka-teki yang berpotensi menjanjikan untuk baterai lithium-ion, yang belum dapat dikalahkan karena kepadatan daya dan daya isi ulang. Baik atau buruk, itu membuat mereka suatu keharusan untuk Baterai EV. [dhe/asl/timBX] berbagai sumber