การรีไซเคิลแบตเตอรีรถ EV เป็นสิ่งที่ต้องทำ เมื่อโลกเปลี่ยนสู่สังคมยานยนต์ไฟฟ้า

ภายในแบตเตอรีของรถยนต์ไฟฟ้า (EV) มีแร่ธาตุสำคัญ เช่น โคบอลต์และลิเธียม ที่เราจำเป็นที่จะต้องรีไซเคิลพวกมัน ไม่เช่นนั้นเราต้องขุดเหมืองเพื่อสรรหาแร่ธาตุเหล่านี้ต่อไปอย่างไม่รู้จบ

สัปดาห์ที่ผ่านมา ฟอร์ดเปิดตัวรถยนต์รุ่น เอฟ-150 ไลท์นิ่ง (F-150 Lightning) ซึ่งเป็นรถยนต์ไฟฟ้าที่ขายดีที่สุดในอเมริกา ถือเป็นช่วงเวลาสำคัญในประวัติศาสตร์ของวงการรถยนต์ไฟฟ้า ด้วยแรงขับเคลื่อน 530 แรงม้า และราคาที่ต่ำกว่า 40,000 ดอลลาร์สหรัฐ (ประมาณ 1.2 ล้านบาท) ใน 48 ชั่วโมงแรกหลังจากการเปิดตัวของยักษ์ใหญ่ที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ ฟอร์ดได้รับยอดการสั่งซื้อล่วงหน้ากว่า 45,000 คัน เทียบเท่ากับเกือบ 20 เปอร์เซ็นต์ของรถยนต์ไฟฟ้าที่จดทะเบียนในสหรัฐอเมริกาเมื่อปีที่แล้ว

เอฟ – 150 ไลท์นิ่ง และรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นอื่น ๆ อีกหลายร้อยแบบที่บริษัทผู้ผลิตรถยนต์ชั้นนำกำลังจะเปิดตัวในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เป็นสัญญาณว่าในที่สุดการปฏิวัติของรถยนต์ไฟฟ้ากำลังจะมาถึงในที่สุด แต่ในขณะที่อุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าที่ถือว่าเป็นหัวใจสำคัญในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ (climate change) กำลังเติบโต ความท้าทายใหม่ก็ได้เกิดขึ้นควบคู่กัน นั่นคือจะทำอย่างไรให้ได้มาซึ่งแร่ธาตุทั้งหมดที่มีความจำเป็นต่อการผลิตแบตเตอรี

ลิเธียม นิกเกิล โคบอลต์ และทองแดงภายในแบตเตอรีเหล่านี้ ล้วนถูกขุดขึ้นจากพื้นโลก ในปัจจุบันการทำเหมืองแร่ธาตุส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในสถานที่ เช่น รัสเซีย อินโดนีเซีย และคองโก ซึ่งล้วนเป็นสถานที่ที่การกำกับดูแลสิ่งแวดล้อมไม่ดี มาตรฐานแรงงานหละหลวม และอุตสาหกรรมเหมืองมักมีประวัติจากการคัดค้านและข้อพิพาทกับชุมชนในท้องที่

ด้วยจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าที่คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 145 ล้านคันภายในปี 2030 ความต้องการแร่ธาตุเหล่านี้จึงมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้หน่วยเฝ้าระวังในอุตสาหกรรมบางแห่งออกมาเตือนว่า ความนิยมที่เพิ่มมากขึ้นการขนส่งที่สะอาดก็สามารถก่อให้เกิดการขุดเหมืองที่สกปรกและก่อมลพิษมากขึ้นได้

เพื่อลดความจำเป็นในการขุดแร่ขึ้นมาใหม่ ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าเราต้องหาทางที่จะรีไซเคิลแบตเตอรีของรถยนต์ไฟฟ้าให้ดีขึ้นเมื่อพวกมันหมดอายุการใช้งานแล้ว ในขณะที่แบตเตอรีของรถยนต์ไฟฟ้าจะมีอายุการใช้งานที่สั้น และมีการคาดการณ์ว่าแบตเตอรีอีกหลายล้านตันจะถูกทิ้งเปล่าในทศวรรษหน้า แบตเตอรีเหล่านี้สามารถกลายมาเป็นส่วนสำคัญในการตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าได้ แต่ต้องอาศัยวิธีการรีไซเคิลที่ดีขึ้นประกอบกับนโยบายของรัฐบาลในการสนับสนุนเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรีเหล่านั้นจะไม่ลงเอยที่บ่อขยะแทน

พายัล สัมพัต (Payal Sampat) ผู้อำนวยการองค์กรไม่แสวงหากำไรด้านสิ่งแวดล้อม เอิร์ธเวิร์ค (Earthworks) กล่าวว่า “แนวคิดที่ว่า ‘เราต้องจัดการกับปัญหาสภาพอากาศเหล่านี้ เราต้องพัฒนาเหมืองใหม่เพื่อที่จะสกัดแร่ออกมาเป็นแหล่งพลังงานสะอาดให้ได้เร็วที่สุด’ จริงอยู่ว่าแนวคิดเหล่านั้นเป็นการวางแผนระยะสั้นที่ได้ผลอย่างแน่นอน แต่ในระยะยาวเราจำเป็นต้องหาวิธีแก้ปัญหาที่รอบสำหรับปัญหานี้”

ทำความเข้าใจกับแบตเตอรี

แม้แบตเตอรีของรถยนต์ไฟฟ้านั้นจะเป็นเทคโนโลยีที่ซับซ้อน แต่ในเบื้องต้นก็ไม่ได้ต่างจากแบตเตอรีลิเธียมไอออนภายในโทรศัพท์ของพวกเราทุกคน

เซลล์ของแบตเตอรี่ประกอบไปด้วยแคโทดโลหะ (ผลิตจากลิเธียมไอออนและองค์ประกอบอื่น ๆ รวมทั้งโคบอลต์ นิกเกิล แมงกานีส และเหล็ก) แอโนดกราไฟต์ ตัวคั่น (separator) และอิเล็กโทรไลต์เหลวที่โดยทั่วไปจะประกอบไปด้วยเกลือลิเธียม ซึ่งเมื่อลิเธียมไอออนมีประจุไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบก็จะเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น

แม้แบตเตอรีเพียงก้อนเดียวสามารถให้พลังงานเพียงพอแก่โทรศัพท์ได้ แต่การจะทำให้รถวิ่งได้นั้นจำเป็นต้องใช้หลายพันเซลล์แบตเตอรีรวมเข้าด้วยกัน

โดยทั่วไปแล้ว ในชุดของโมดูลจะมีการเชื่อมต่อแบตเตอรีเข้าด้วยกันและบรรจุลงในปลอกโลหะเพื่อป้องกันความเสียหาย ซึ่งแบตเตอรีทั้งหมดนี้อาจมีน้ำหนักถึงราวหนึ่งพันปอนด์ในแต่ละชิ้น (มีรายงานว่าแบตเตอรี่ของรุ่น เอฟ-150 ไลท์นิ่ง มีน้ำหนักมากเกือบ 2,000 ปอนด์)

วัสดุมีค่าส่วนใหญ่ที่ผู้รีไซเคิลต้องการแยกออกมา จะสามารถพบได้ในแต่ละเซลล์ของแบตเตอรีแต่ละเซลล์ อย่างไรก็ตาม แบตเตอรีของรถยนต์ไฟฟ้าถูกออกแบบมาเพื่อให้ใช้งานได้นานหลายปีและใช้งานได้หลายพันไมล์ และไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อให้รื้อชิ้นส่วนได้ง่าย

พอล แอนเดอร์สัน (Paul Anderson) ผู้ตรวจสอบด้านหลักการการรีไซเคิลและการใช้ซ้ำของแบตเตอรีลิเธียมไอออน ในสถาบันฟาราเดย์ ซึ่งเป็นโครงการที่จัดทำขึ้นที่มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมในสหราชอาณาจักร กล่าวว่า “ด้วยเหตุผลดี ๆ มากมายที่คุณจะสามารถคิดขึ้นมาได้ คุณจะไม่ต้องการให้มันสามารถแยกออกจากกันได้ในทันที”

ส่วนหนึ่งเนื่องจากต้นทุนและความซับซ้อนในการแยกชิ้นส่วนของแบตเตอรีรถยนต์ไฟฟ้า วิธีการรีไซเคิลในปัจจุบันจึงไม่มีประสิทธิภาพเท่าไรนัก หลังจากที่แบตเตอรีหมดอายุการใช้งานและถูกถอดปลอกหุ้มออกแล้ว ชุดโมดูลมักจะถูกหั่นเป็นชิ้นเล็ก ๆ และส่งลงไปในเตาเผา

ทำให้วัสดุที่เบากว่า เช่น ลิเธียมและแมงกานีสถูกเผาไหม้ เหลือทิ้งไว้แต่โลหะผสมที่มีมูลค่าสูงกว่า เช่น ทองแดง นิกเกิล และโคบอลต์ จากนั้นโลหะแต่ละชนิดก็จะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการใช้กรดแก่ กระบวนการเหล่านี้เรียกว่า ไพโร และ ไฮโดรเมทรัลเลอจิคัล รีคัฟเวอรี่ (pyro- and hydrometallurgical recovery) ซึ่งต้องใช้พลังงานมากและยังทำให้เกิดก๊าซพิษจำนวนมาก

ในขณะที่โคบอลต์และนิกเกิลมักจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ในอัตราที่สูง แต่ลิเธียมกลับไม่มีค่าเพียงพอสำหรับเหล่านักรีไซเคิล ซึ่งมีมูลเหตุมาจาก ตัวลิเธียมที่ถูกกลับมาใช้ใหม่มักจะไม่มีคุณภาพที่เหมาะสมสำหรับการผลิตแบตเตอรีรถยนต์ไฟฟ้าอีกต่อไป

ในอนาคตนั้นอาจเป็นไปได้ว่าเราจะมีตัวเลือกที่สะอาดและมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เช่น การรีไซเคิลโดยตรงหรือการแยกวัสดุแคโทดออกจากเซลล์แบตเตอรีและทำการฟื้นฟูส่วนผสมของสารเคมีที่อยู่ภายในแบตเตอรี รวมถึงการเติมลิเธียมสำรองที่หมดไปจากการใช้งาน แทนที่การสกัดโลหะแต่ละชนิดออกจากกันด้วยวิธีเดิม ๆ

ในขณะที่วิธีการรีไซเคิลโดยตรงยังคงอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา วิธีการนี้อาจช่วยให้เหล่านักรีไซเคิลสามารถกู้คืนวัสดุภายในแบตเตอรีได้มากขึ้นและได้รับมูลค่าของผลิตภัณฑ์ที่สูงกว่า ดังที่ เกวิน ฮาร์เพอร์ (Gavin Harper) นักวิจัยจากสถาบันฟาราเดย์ได้กล่าวไว้ว่า

“จริงอยู่ที่วัตถุดิบ (raw materials) นั้นมีคุณค่า แต่วิธีที่จะนำวัตถุดิบเหล่านั้นมาประกอบรวมกันต่างหากที่มีคุณค่ามากยิ่งกว่า นั่นต่างหากจึงจะเป็นทางแก้ปัญหาที่ดีของการรีไซเคิล โดยการพยามรักษาคุณค่าที่อยู่ในโครงสร้าง ซึ่งไม่ได้จำกัดอยู่เพียงแต่ในตัววัสดุที่ใช้”

ขยับขยายอุตสาหกรรม

องค์กรพลังงานระหว่างประเทศ (IEA) ประเมินว่าปัจจุบันทั่วโลกมีศักยภาพในการรีไซเคิลแบตเตอรีรถยนต์ไฟฟ้าที่หมดอายุการใช้งานแล้วอยู่ที่ 180,000 เมตริกตันต่อปี ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าที่จะเริ่มมีการใช้งานในปี 2019 ซึ่งจะทำให้เกิดขยะจากแบตเตอรี่เป็นปริมาณ 500,000 เมตริกตัน

ตัวเลขดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงสถิติเพียงครึ่งปีเท่านั้น องค์กรพลังงานระหว่างประเทศยังได้มีการคาดการณ์ว่าภายในปี 2040 จะมีการใช้พลังงานถึง 1,300 กิกะวัตต์ต่อชั่วโมงในการรีไซเคิลแบตเตอรี เมื่อกล่าวในแง่ของมวล (mass) ฮาร์เพอร์ได้ระบุว่าแบตเตอรีขนาด 80 กิโลวัตต์จากรถรุ่น เทสลา โมเด็ล 3 มีน้ำหนักมากกว่าพันปอนด์ ซึ่งถ้าหากแบตเตอรี่ทีหมดอายุการใช้งานเหล่านั้นต่างจากรถรุ่น เทสลา โมเด็ล 3 ก็จะมีขยะจากแบตเตอรี่มากเกือบ 8 ล้านเมตริกตัน ซึ่งจะมีมวลมากกว่าพีระมิดกีซามากถึง 1.3 เท่าตัว

ถ้าหากสามารถปรับขยายขนาดของการรีไซเคิลได้ ขยะเหล่านั้นอาจจะกลายมาเป็นแหล่งวัตถุดิบแร่ธาตุที่สำคัญก็เป็นได้ ซึ่งในตลาดของรถยนต์ไฟฟ้าที่เติโตอย่างรวดเร็วสอดคล้องกับการจำกัดสภาวะโลกร้อนให้อยู่ต่ำกว่า 3.6 องศาฟาเรนไฮต์ (2 องศาเซลเซียส) องค์กรพลังงานระหว่างประเทศประมาณการว่าการรีไซเคิลจะสามารถตอบสนองความต้องการแร่ธาตุของอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าได้ถึง 12 เปอร์เซ็นต์ภายในปี 2040 แต่ถ้าหากมีการกระทำที่ควบคู่ไปกับการมีสมมติฐานต่อการรีไซเคิลในแง่ดีมากยิ่งขึ้น การรีไซเคิลก็จะยิ่งมีบทบาทมากขึ้นในอุตสาหกรรมมากขึ้นไปอีก

เมื่อเร็ว ๆ นี้รายงานจาก เอิร์ธเวิร์ค ระบุว่าหากเราสามารถนำแบตเตอรีหมดอายุการใช้งานแล้วมารีไซเคิลได้ทั้งหมด โดยเฉพาะแร่ลิเธียม เราสามารถที่จะตอบสนองความต้องการแร่ลิเธียมในอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าได้มากถึง 25 เปอร์เซ็นต์ และกว่า 35 เปอร์เซ็นสำหรับแร่โคบอลต์และนิกเกิลภายในปี 2040

นิค ฟลอริน (Nick Florin) ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีซิดนีย์ ระบุว่า “การคาดการณ์เหล่านี้ ‘ไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อพยายามทำนายอนาคต’ เพียงแต่พวกเรานำเสนออนาคตที่เป็นไปได้ในการสำรวจว่าการรีไซเคิลมีความสำคัญเพียงใดในฐานะกลยุทธ์หลักในการชดเชยความต้องการขุดแร่ใหม่”

เพื่อปลดปล่อยศักยภาพดังกล่าว ฟลอรินและผู้ร่วมงานของเขาได้เน้นย้ำถึงความจำเป็นอย่างยิ่งยวดของนโยบายรัฐบาลในการสนับสนุนการรีไซเคิลแบตเตอรีรถยนต์ไฟฟ้า รวมไปถึงมาตรฐานเกี่ยวกัยการออกแบบแบตเตอรีที่จะช่วยให้นักรีไซเคิลสามารถแยกชิ้นส่วนออกจากกันได้ง่ายขึ้น มีโครงการนำแบตเตอรีกลับคืนหลังหมดอายุการใช้งาน มีกฎหมายในการห้ามฝังกลบ และมีข้อกฎหมายที่จะเอื้อให้การขนส่งขยะแบตเตอรีที่เป็นอันตรายสามารถทำได้สะดวกยิ่งขึ้น

ในปัจจุบันสหภาพยุโรปได้มีการควบคุมการกำจัดแบตเตอรีรถยนต์ไฟฟ้าภายใต้โครงการ “extended producer responsibility” และกำลังปรับปรุงกฎระเบียบเพื่อกำหนดเป้าหมายเฉพาะสำหรับการนำแร่ธาตุกลับมาใช้ใหม่ แต่ในสหรัฐอเมริกากลับมีเพียงสามรัฐเท่านั้นที่ได้ขยายข้อกำหนดด้านความรับผิดชอบของผู้ผลิตที่บังคับให้ผู้ผลิตต้องจัดการกับขยะขากแบตเตอรีลิเธียมไอออนของตน

เบนจามิน ฮิชค็อก ออเซลิโอ (Benjamin Hitchcock Auciello) ผู้ประสานงานของ เอิร์ธเวิร์ค กล่าวว่า “การมอบภาระหน้าที่ในการรับประกันว่าแบตเตอรีจะถูกเก็บไปหลังหมดอายุการใช้งานให้แก่เหล่าผู้ที่ทำการติดตั้ง (แบตเตอรี) ก่อนออกสู่ตลาดเป็นแนวทางการแก้ไขที่ชัดเจนมาก”

เธีย ริโอฟรันโคส์ (Thea Riofrancos) นักรัฐศาสตร์ประจำมหาวิทยาลัยโพรวิเดนซ์ในโรดไอแลนด์ ซึ่งศึกษาเรื่องการใช้ทรัพยากรและเทคโนโลยีสีเขียว ได้เสนอมุมมองที่ว่า การรีไซเคิลนั้นไม่เพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการโลหะแบตเตอรีทั้งหมดได้เนื่องจากอุตสาหกรรมนี้กำลังเข้าสู่การเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว แต่การรีไซเคิลก็ยังถูกมองว่าเป็น “กลยุทธ์หนึ่งในหลาย ๆ กลยุทธ์” เพื่อจะลดความต้องการของการทำเหมืองครั้งใหม่

และยังมีความพยามอื่น ๆ ประกอบกันไปด้วย เช่น การพัฒนาแบตเตอรีใหม่ที่ใช้แร่ธาตุน้อยลง การปรับปรุงระบบขนส่งสาธารณะ รวมไปถึงการสร้างเมืองที่เอื้อต่อการสัญจรด้วยการเดินและปั่นจักรยาน เพื่อลดความต้องการที่จะใช้รถยนต์ส่วนตัว

อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการรีไซเคิลจะตอบสนองความต้องการแร่ของแบตเตอรีเพี่ยงหนึ่งในสี่ถึงหนึ่งในสามในช่วงหลายทศวรรษข้างหน้า ริโอฟรานโคส์ ยังกล่าวว่า “เรื่องนี้ถือเป็นปะเด็นสำคัญในการช่วยให้เรา ‘หวนกลับไปทบทวนความสัมพันธ์ของเราตอเทคโนโลยีใหม่นี้ได้’”

เขายังกล่าวอีกว่า “การรีไซเคิลนั้นทำให้เราตระหนักได้ถึงข้อจำกัดในด้านชีวฟิสิกส์ ที่ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ และเราต้องใช้ประโยชน์จากสิ่งเหล่านี้หุ้มค่ามากที่สุด มากกว่าจะเป็นสิ่งที่เราขุดขึ้นมาจากผืนโลกแล้วทิ้งไปอย่างไม่รู้คุณค่า”