리튬 이온 배터리를 재활용하는 것이 중요한 이유

스탠포드 대학의 새로운 연구에 따르면, 리튬 이온 배터리를 재활용하면 기존 채굴에 비해 환경에 미치는 영향을 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.

스탠포드 대학의 눈길을 끄는 연구에 따르면 리튬 이온 배터리 재활용은 환경에 미치는 상당한 이점이 있는 것으로 밝혀졌으며, 배터리에 필수적인 금속을 전통적으로 채굴하는 방식에 대한 지속 가능한 대안을 제시했습니다.

게재 Nature Communications에 실린 논문에서 수명 주기 분석을 통해 온실 가스 배출 감소, 물과 에너지 사용량 감소 등 전반적인 환경적 이점을 입증했습니다.

중요한 결과

연구진이 실시한 이 연구에서는 리튬, 니켈, 코발트, 구리, 망간, 알루미늄 등의 재활용 재료가 환경에 미치는 영향을 평가했습니다.

조사 결과에 따르면, 재활용은 기존 채굴 및 정제 공정에 비해 온실 가스(GHG)를 절반 이하로 배출합니다. 또한 재활용은 새로운 금속을 채굴하는 데 필요한 물과 에너지의 약 1/4을 사용합니다.

이 연구는 또한 배터리 제조업체의 불량 스크랩 소재 재활용에서 환경적 이점이 훨씬 더 두드러진다는 점을 강조하는데, 이는 재활용 공급의 약 90%를 구성합니다. 이 프로세스는 채굴 및 가공과 비교했을 때 GHG 배출량의 19%, 물 사용량의 12%, 에너지 사용량의 11%에 불과합니다.

"이 연구는 우리가 배터리 재활용의 미래를 설계하여 환경적 이점을 최적화할 수 있다는 것을 말해준다고 생각합니다. 우리는 대본을 쓸 수 있습니다." 스탠포드 공과대학 화학공학 조교수이자 수석 저자인 윌리엄 타페는 보도 자료.

지정학적 및 물리적 의미

리튬 이온 배터리 재활용은 물리적, 지정학적으로 중요한 배터리 광물의 장기적 공급 불안정성을 해결하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다.

재활용 과정에는 배터리 제조업체의 불량 폐기물과 다양한 작업장에서 수거한 "폐기된" 배터리라는 두 가지 주요 흐름에서 재료를 조달하는 것이 포함됩니다.

처리 위치의 영향

배터리 재활용의 환경적 영향은 처리 시설의 위치와 전기원에 따라 상당한 영향을 받습니다.

스탠포드 대학 박사과정 학생이자 공동 수석 연구원인 사만다 번케는 "석탄 연소로 생성된 전기에 크게 의존하는 지역의 배터리 재활용 공장은 기후적 이점이 감소하는 것을 보게 될 것"이라고 덧붙였다.

반대로, 깨끗한 전기원에 의존하지만 깨끗한 물 부족에 시달리는 지역 역시 어려움에 직면할 수 있습니다.

연구의 대부분 데이터는 북미 최대 규모의 산업적 리튬 이온 배터리 재활용 시설인 네바다주의 레드우드 머티리얼스에서 얻은 것입니다. 이 시설은 수력 발전, 지열, 태양광을 포함한 서부 미국의 깨끗한 에너지 혼합의 혜택을 누리고 있습니다.

운송 거리는 또 다른 중요한 요소입니다. 기존 채굴 금속을 전 세계적으로 운송하는 평균 거리는 약 35,000마일인 반면, 재활용 공정은 훨씬 더 짧은 거리를 운송하며, 평균 거리는 약 140마일입니다.

기술 혁신

이 연구는 또한 배터리 재활용 분야의 기술적 발전에 대해서도 조명을 비췄습니다.

Redwood Materials는 화석 연료를 사용하지 않고도 상당히 낮은 온도에서 작동하는 "환원 소성"이라는 특허받은 공정을 개발하여 기존 방법보다 환경적으로 우수합니다.

"레드우드와 유사한 다른 열 야금 공정이 적당한 온도에서 작동하고 화석 연료를 연소하지 않는 실험실에서 등장하고 있습니다." 연구 당시 스탠포드 대학의 박사후 연구원이었고 현재 홍콩 시립 대학의 조교수인 세 번째 주저자 시 첸(Xi Chen)이 덧붙여 말했습니다.

도전과 미래 전망

희망적인 결과에도 불구하고, 미래 수요를 충족시키기 위해 산업적 규모의 배터리 재활용 속도는 가속화되어야 합니다.

미국은 현재 이용 가능한 리튬 이온 배터리의 약 50%를 재활용하고 있는데, 이 수치는 상당한 개선이 필요합니다.

"우리는 다음 2050년 안에 새로운 코발트, 니켈, 리튬이 고갈될 것으로 예상됩니다. 우리는 아마도 잠시 동안 낮은 등급의 광물을 채굴할 것이지만, XNUMX년과 그 해에 대한 우리의 목표는 그리 멀지 않습니다."라고 Tarpeh는 덧붙였습니다.

지속 가능한 미래를 구축하려면 최소한의 환경 영향과 자원 효율성을 보장하면서 포괄적인 재활용 시스템을 지금 설계하고 구축해야 합니다. 

"사용된 배터리 공급이 크게 증가할 미래를 위해, 우리는 최소한의 환경적 영향으로 수거에서 새로운 배터리로 다시 가공하는 것까지 오늘날 재활용 시스템을 설계하고 준비해야 합니다." 타르페가 덧붙였습니다. "바라건대, 배터리 제조업체도 향후 설계에서 재활용 가능성을 더 많이 고려하기를 바랍니다."