Tái chế pin giúp giảm mạnh phát thải khí nhà kính so với khai thác mỏ truyền thống

Nghiên cứu của Stanford chỉ ra lợi thế môi trường của mô hình tuần hoàn

Một nghiên cứu do Đại học Stanford công bố cuối tháng 1 cho thấy quy trình tái chế pin để thu hồi kim loại có thể giảm tới một nửa lượng khí nhà kính so với phương pháp khai thác mỏ truyền thống. Nhóm tác giả đã so sánh tác động môi trường giữa hai mô hình: khai thác kim loại theo chuỗi tuyến tính từ mỏ tự nhiên và thu hồi kim loại thông qua tái chế pin đã qua sử dụng.

Kết quả cho thấy, khi áp dụng quy trình tuần hoàn, lượng phát thải khí nhà kính giảm khoảng 50%, trong khi mức tiêu thụ nước và năng lượng chỉ bằng khoảng một phần tư so với khai thác và tinh chế nguyên liệu thô. Phát hiện này đặc biệt có ý nghĩa trong bối cảnh nhu cầu pin lithium-ion tăng mạnh do sự phát triển của xe điện và năng lượng tái tạo.

Áp lực cung cầu vật liệu cho pin ngày càng lớn

Theo dự báo, đến năm 2030, nhu cầu pin phục vụ xe điện sẽ chiếm khoảng 82% tổng sản lượng toàn cầu, tương đương 2,4 TWh mỗi năm. Tuy nhiên, cùng với tăng trưởng này là nguy cơ thiếu hụt các vật liệu quan trọng như lithium, niken và coban. Bên cạnh đó, vấn đề xử lý pin sau sử dụng cũng đặt ra thách thức lớn về môi trường nếu không có giải pháp phù hợp.

Tái chế pin được xem là giải pháp có thể giải quyết đồng thời hai bài toán: giảm áp lực khai thác tài nguyên và hạn chế phát thải. Dữ liệu về quy trình tuần hoàn kim loại trong nghiên cứu được thu thập từ Redwood Materials – cơ sở tái chế pin lithium-ion lớn nhất Bắc Mỹ sử dụng nguồn năng lượng sạch như thủy điện, địa nhiệt và điện mặt trời. Trong khi đó, dữ liệu khai thác mỏ và tinh chế kim loại được điều chỉnh theo mô hình GREET 2021 của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, thường dùng để đánh giá vòng đời phát thải trong chuỗi cung ứng.

Hiệu quả vượt trội khi tái chế phế liệu sản xuất

Ngoài pin đã qua sử dụng từ điện thoại hoặc xe điện, nhóm nghiên cứu còn phân tích vật liệu lỗi phát sinh trong quá trình sản xuất pin. Với nguồn phế liệu này, mức giảm phát thải khí nhà kính lên tới 81%, đồng thời tiết kiệm 88–89% lượng nước và năng lượng so với khai thác mỏ.

Yếu tố vận chuyển cũng tạo ra khác biệt đáng kể. Hiện nay, khoảng 80% nguồn cung coban toàn cầu đến từ Cộng hòa Dân chủ Congo và thường được vận chuyển sang Trung Quốc để tinh chế. Lithium chủ yếu được khai thác tại Australia và Chile trước khi đưa đến các trung tâm chế biến. Tổng quãng đường vận chuyển trung bình để khai thác và tinh chế kim loại cho sản xuất pin lên tới khoảng 57.000 km. Trong khi đó, pin đã qua sử dụng chỉ cần vận chuyển quãng đường ngắn hơn nhiều đến cơ sở tái chế trong nước, giúp giảm đáng kể phát thải từ logistics.

Tái chế pin và yêu cầu xây dựng hệ sinh thái mới

Theo Phó giáo sư William Tarpeh, để ứng phó với lượng pin thải bỏ ngày càng lớn trong tương lai, cần thiết kế và triển khai hệ thống tái chế ngay từ bây giờ, bao gồm khâu thu gom, xử lý và tái sản xuất với tác động môi trường thấp nhất. Ông cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tích hợp yếu tố tái chế ngay từ khâu thiết kế pin nhằm hỗ trợ sự phát triển của ngành công nghiệp tuần hoàn.

Tại Mỹ, tỷ lệ tái chế pin axit chì đã đạt 99%, trong khi pin lithium-ion mới đạt khoảng 50%. Tuy nhiên, pin lithium-ion chứa vật liệu có giá trị kinh tế cao gấp nhiều lần so với axit chì, tạo cơ hội lớn cho ngành tái chế. Trong bối cảnh các mỏ coban, niken và lithium được dự báo có thể suy giảm trong thập kỷ tới, phát triển hệ thống tuần hoàn không chỉ là lựa chọn môi trường mà còn là chiến lược an ninh tài nguyên.

Khi nền kinh tế toàn cầu hướng tới mục tiêu phát thải ròng bằng 0, các giải pháp tuần hoàn như tái chế pin ngày càng đóng vai trò quan trọng trong chuỗi giá trị năng lượng sạch. Việc đầu tư sớm vào công nghệ và hạ tầng tái chế có thể trở thành nền tảng để hình thành những thương hiệu dẫn dắt bền vững trong lĩnh vực năng lượng và công nghiệp vật liệu. Về dài hạn, nếu được tích hợp vào chiến lược phát triển quốc gia và doanh nghiệp, mô hình tuần hoàn này có thể góp phần củng cố vị thế của các tổ chức tiên phong trong quá trình chuyển dịch sang nền kinh tế carbon thấp.