​Thế giới đang bước vào cuộc chiến ngăn pin xe điện, vốn giàu các nguyên liệu thô như cobalt, lithium và niken, trở thành núi rác thải.

Cơn bão xe điện sẽ xảy ra ở các nước giàu, khi nhiều hãng ôtô và chính phủ cam kết gia tăng số lượng xe điện, dự kiến sẽ có khoảng 145 triệu chiếc lăn bánh cho tới năm 2030. Nhưng trong khi loại phương tiện này có thể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu khí thải, chúng cũng mang trong mình một vấn đề lớn là tái chế pin của chúng. Theo một ước tính, hơn 12 triệu tấn pin lithium-ion sẽ được thu hồi từ nay tới năm 2030.

Ngành công nghiệp ôtô đang bắt đầu chuyển mình, các chuyên gia cho rằng bây giờ là lúc lên kế hoạch cho điều gì sẽ xảy ra với pin khi chúng tới cuối đời, nhằm giảm thiểu sự phụ thuộc vào khai thác và duy trì sự tuần hoàn nguyên vật liệu.

Hàng trăm triệu USD đang chảy vào các startup tái chế và các trung tâm nghiên cứu nhằm tìm ra cách bóc tách những viên pin chết và chiết xuất các kim loại có giá trị ở quy mô lớn. Nhưng nếu muốn tận dụng những nguyên liệu mà ta có, thì tái chế không phải là giải pháp hàng đầu, James Pennington, người lãnh đạo chương trình kinh tế tuần hoàn của Diễn đàn Kinh tế Thế giới, cho biết. "Cách tốt nhất để làm trước tiên, là giữ cho mọi thứ được sử dụng lâu hơn," ông nói.

"Có rất nhiều dung lượng pin bị bỏ lại sau lần sử dụng đầu tiên trên xe điện," Jessika Richter, người nghiên cứu chính sách môi trường ở Đại học Lund, cho biết. Những viên pin này có thể không còn chạy được cho xe điện nhưng chúng có thể có cuộc đời thứ hai là lưu trữ nguồn năng lượng dư thừa được tạo ra từ năng lượng mặt trời hoặc điện gió.

Một vài công ty đang tiến hành thử nghiệm phương án này. Công ty năng lượng Enel Group đang sử dụng 90 khối pin thải ra từ ôtô Nissan Leaf ở cơ sở lưu trữ năng lượng tại Melilla, Tây Ban Nha, nơi tách biệt khỏi điện lưới quốc gia Tây Ban Nha. Ở Anh, công ty năng lượng Powervault đã hợp tác với Renault nhằm cung cấp hệ thống lưu trữ điện gia đình từ những viên pin nghỉ hưu.

Việc thiết lập dòng chảy của những viên pin lithium-ion từ cuộc đời thứ nhất trên xe điện sang cuộc đời thứ hai trong kho năng lượng cố định sẽ mang lại một điểm cộng nữa, đó là thay thế những viên pin axít chì độc hại.

Chỉ khoảng 60% pin axít chì được sử dụng trên ôtô, Richard Fuller, người đứng đầu tổ chức phi lợi nhuận Pure Earth, cho biết. 20% nữa được dùng để lưu trữ năng lượng điện mặt trời dư thừa, đặc biệt là ở các nước châu Phi.

Đặc điểm của pin axít chì là chỉ tồn tại được khoảng hai năm ở những nơi có điều kiện khí hậu ấm hơn, Fuller nói, bởi sức nóng sẽ khiến chúng thoái hoá nhanh hơn, tức là chúng cần được tái chế thường xuyên. Tuy nhiên, ở châu Phi có rất ít cơ sở có thể làm điều đó một cách an toàn.

Thay vào đó, những viên pin này thường sẽ nứt ra và rữa xuống sân vườn. Quá trình đó khiến những người thu gom phế liệu và khu vực xung quanh họ dễ tiếp xúc với chì, chất độc thần kinh rất mạnh không có mức an toàn và có thể gây tổn hại sự phát triển trí não ở trẻ nhỏ.

Pin lithium-ion có thể mang đến lựa chọn thay thế ít độc hại hơn và sử dụng được lâu hơn cho việc lưu trữ năng lượng, Fuller cho biết.

"Khi viên pin thực sự đã không còn sử dụng được nữa, thì đó mới là lúc tái chế," Pennington nói.

Đằng sau việc tái chế pin lithium-ion là động lực lớn lao. Trong báo cáo tác động, xuất bản hồi tháng 8, Tesla thông báo rằng hãng đã bắt đầu lên kế hoạch cho các khả năng tái chế ở nhà máy sản xuất pin Gigafactory của hãng này tại Nevada nhằm xử lý pin thải.

Cách đó không xa, công ty Redwood Materials, do cựu giám đốc công nghệ của Tesla JB Straubel thành lập, đang vận hành ở thành phố Carson, Nevada, đã nâng vốn lên hơn 700 triệu USD trong tháng 7 và có kế hoạch mở rộng hoạt động. Nhà máy này thu nhận pin chết, chiết xuất các nguyên liệu quý như đồng và cobalt, sau đó đưa các kim loại đã tinh chế đó vào trong chuỗi cung ứng pin.

Song, khi việc tái chế đang ngày càng trở thành xu hướng, vẫn còn tồn tại những thách thức lớn về công nghệ.

Một trong số đó là các thiết kế phức tạp mà người tái chế phải xử lý để lấy được các thành phần quý giá. Pin lithium-ion hiếm khi được thiết kế với mục đích có thể tái chế, Carlton Cummins, đồng sáng lập Aceleron, startup chế tạo pin ở Anh, cho biết. Cummins và người đồng sáng lập Amrit Chandan đã chỉ ra một thiếu sót trong thiết kế, đó là cách các thành phần được liên kết. Hầu hết các thành phần được hàn chặt vào với nhau, điều này tốt cho việc nối điện, nhưng lại dở cho việc tái chế, Cummins nói.

Pin của Aceleron liên kết các thành phần bằng móc cài, có tác dụng ép chặt kim loại vào với nhau. Những mối ghép này có thể được giải nén rồi loại bỏ móc cài, cho phép tháo dỡ hoàn toàn hoặc loại bỏ và thay thế những thành phần riêng lẻ bị hư hỏng.

Việc tháo dỡ dễ dàng hơn cũng có thể giúp giảm thiểu các nguy cơ. Pin lithium-ion không được xử lý đúng cách có thể dẫn đến nguy cơ cháy nổ. "Nếu ta tách chúng thành những mảnh nhỏ, tôi đảm bảo với bạn, chúng sẽ không gây hại gì tới ai cả", Cummins nói.

Không ai có thể đảm bảo thành công ngay cả khi các thách thức công nghệ đã được hoá giải. Lịch sử cho thấy để tạo ra ngành công nghiệp tái chế vận hành tốt có thể sẽ khó khăn tới nhường nào.

Chẳng hạn, pin axít chì, có tỷ lệ tái chế cao một phần là bởi yêu cầu pháp lý, tới 99% chì trong pin ôtô được tái chế. Nhưng chúng tốn chi phí độc hại khi được xử lý trong những cơ sở tái chế không phù hợp. Pin đã sử dụng thường rơi vào tay những người tái chế chui bởi họ có thể thu mua giá cao hơn so với những người tái chế đúng luật, vốn phải chi trả chi phí sản xuất cao hơn.

Pin lithium-ion có thể ít độc hại hơn nhưng chúng sẽ vẫn cần được xử lý ở những cơ sở kinh doanh có thể tái chế chúng an toàn. Luật pháp có thể can thiệp. Trong khi Mỹ chưa thi hành chính sách liên bang chỉ đạo tái chế pin lithium-ion, EU và Trung Quốc đã yêu cầu các hãng sản xuất pin phải trả tiền cho việc thiết lập các hệ thống thu gom và tái chế. Những quỹ này có thể giúp trợ cấp cho những người tái chế đúng luật để khiến họ trở nên cạnh tranh hơn, Pennington nói.

Tháng 12 năm ngoái, EU cũng đề xuất những thay đổi có ảnh hưởng sâu rộng tới quy định về pin của khối này, hầu hết trong số đó nhắm vào pin lithium-ion. Bao gồm tỷ lệ mục tiêu 70% cho việc thu gom pin, tỷ lệ hoàn trả 95% đối với cobalt, đồng, chì và niken và 70% cho lithium, và các mức tối thiểu bắt buộc của hàm lượng tái chế trong pin mới cho tới năm 2030, nhằm đảm bảo tạo ra thị trường cho nhà tái chế và nâng đỡ họ trước giá cả hàng hoá bất ổn hoặc việc thay đổi các hoá chất trong pin.

Dữ liệu cũng có thể giúp ích. EU và Liên minh Pin toàn cầu (GBA), một sự kết hợp công – tư, đều đang xây dựng các phiên bản của "hộ chiếu" điện tử, một dạng hồ sơ điện tử cho pin chứa thông pin về cả vòng đời của nó.

"Chúng tôi đang cân nhắc đến mã QR hoặc thiết bị phát hiện nhận dạng tần số radio",Torsten Freund, người khởi xướng sáng kiến hộ chiếu pin của GBA, cho biết. Nó có thể thông báo sức khoẻ của pin và dung lượng còn lại, giúp nhà sản xuất xe hơi ra chỉ thị cho việc tái sử dụng hay gửi viên pin tới các nhà máy tái chế. Dữ liệu về nguyên vật liệu có thể giúp người tái chế định vị vô số hoá chất của viên pin lithium-ion. Và một khi việc tái chế trở nên phổ biến hơn, tấm hộ chiếu này cũng có thể cho biết tổng hàm lượng tái chế trong những viên pin mới.

Bởi ngành công nghiệp ôtô bắt đầu chuyển mình, giờ là lúc giải quyết những vấn đề này, Maya Ben Dror, người đứng đầu sáng kiến di chuyển trong đô thị ở Diễn đàn Kinh tế Thế giới, cho biết. Tiền bạc đang đổ vào lĩnh vực này nhằm mang lại "cơ hội cho việc đảm bảo rằng những khoản đầu tư này sẽ tạo ra hệ sinh thái mới bền vững và không chỉ xuất hiện trên một vài loại xe mới", bà cho biết.

Thêm một điều đáng chú ý là phương tiện giao thông bền vững vượt xa ôtô điện, Richter nói. Đi bộ, đi xe đạp hay bắt phương tiện giao thông công cộng không nên bị coi nhẹ, bà cho biết. "Điều quan trọng là hãy nhớ rằng ta có thể có một sản phẩm bền vững nằm trong một hệ thống không bền vững."