Xu hướng bùng nổ doanh số của dòng xe điện trong những năm gần đây được dự báo sẽ không hạ nhiệt trong tương lai gần. Đây là lúc các chính phủ, nhà khoa học và giới doanh nghiệp cần nghiêm túc suy nghĩ về bài toán giải quyết các vấn đề môi trường mà các tấm pin đã qua sử dụng gây ra.

Hình ảnh một tấm trong các tấm pin được sử dụng trong mẫu xe điện hiện nay (Nguồn: N/A)
Hiểm hoạ từ sự phát triển xe điện
Thị trường xe điện ngày một phát triển sẽ kéo theo mức tiêu thụ khổng lồ của những tấm pin li-ion (từ đây gọi tắt là pin) dùng làm nguồn cung năng lượng chính cho những phương tiện này. Tính đến năm 2020, chỉ riêng tại Trung Quốc đã có 500,000 tấn pin đã qua sử dụng. Người ta dự báo, đến năm 2030, cả nhân loại sẽ thải ra tới 2 triệu tấn pin cũ mỗi năm. Tuy nhiên, hiện nay, phần lớn cách thức xử lý pin đã qua sử dụng chỉ dừng lại ở việc chôn lấp. Ví dụ như ở Australia, chỉ có 2-3% pin cũ được thu thập và gửi tới các trung tâm xử lý và tiến hành các hoạt động tái chế. Ở Mỹ và Châu Âu, con số này cũng không khả dĩ hơn là bao: chỉ rơi vào khoảng 5%.
Giáo sư Zhi Sun - Chuyên gia về kiểm soát ô nhiễm tại Học viện Khoa học Trung Quốc cho biết, Coban, Niken, Mangan và các kim loại khác có trong pin có thể dễ dàng rò rỉ khỏi vỏ pin khi chúng bị chôn vùi, gây ô nhiễm đất và nước ngầm, đe dọa hệ sinh thái và sức khỏe con người. Việc sản xuất pin cũng gây ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường. Ví dụ, để khai thác một số kim loại dùng để chế tạo ra pin, đòi hỏi phải xử lý quặng kim loại sunfua, quá trình này tiêu tốn nhiều năng lượng và phác thải khí nhà kính SOx, có thể dẫn đến mưa axit.
Tất cả những vấn đề trên dẫn tới một thực tế cấp bách là cần phải có một giải pháp thu thập, tái chế, và tốt nhất là tái sử dụng pin đã qua sử dụng, trước khi chúng trở thành vấn nạn toàn cầu.
Triển vọng từ việc tái chế pin
Các chuyên gia về pin và nhà môi trường đã đưa ra một danh sách dài các lý do để tái chế pin. Đầu tiên phải kể đến những ảnh hưởng tích cực của nó đến môi trường sinh thái. Pin được tái chế cho phép chúng sống thêm 1,2 thậm chí nhiều vòng đời nữa. Như vậy là có thể giảm thiểu áp lực đối với ngành khai thác khoáng sản, cũng như giảm thiểu tối đa lượng kim loại nặng xả ra môi trường.
Nhưng không chỉ dừng lại ở kía cạnh môi trường, ở lĩnh vực thương mại, công nghệ tái chế pin cũng mở ra nhiều triển vọng đầy hứa hẹn. Như chúng ta đã biết, phần lớn cấu tạo của pin được làm từ các kim loại được khai thác trong tự nhiên, và chúng đều đang có nguy cơ cạn kiệt dần dưới sự khai thác của con người. Điều này dẫn đến tình trạng leo thang chóng mặt giá các loại nguyên liệu trong những năm gần đây. Ví dụ dễ thấy nhất là hiện nay, giá Coban và Niken đã tăng gần gấp đôi kể từ năm 2019. Đó là chưa kể, vì, nồng độ các kim loại này ở trong pin thường cao hơn nồng độ ở trong quặng tự nhiên, nên việc thu hồi kim loại trong pin cũ sẽ đem lại hiệu quả lớn hơn cả về công suất cũng như kinh tế. 
Miếng bánh chẳng dễ ăn
Triển vọng là vậy, nhưng trên thực tế, chưa có nhiều doanh nghiệp mặn mà với việc triển khai thu gom và tái chế pin đã qua sử dụng trên quy mô lớn. Chuyên gia Linda L. Graines của phòng thí nghiệm quốc gia Argonne chia sẻ: “Có rất nhiều nguyên nhân khiến việc xử lý pin Li-Ion vẫn chưa được ứng dụng phổ biến, như những hạn chế về mặt kỹ thuật, các rào cản kinh tế, vấn đề hậu cần và khoảng cách pháp lý.”  

Dohyeun Kim của Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne đang chuẩn bị mẫu pin để nghiên cứu quy trình tái chế. (Nguồn: C&EN)
Trong lĩnh vực này, các nhà khoa học và doanh nghiệp sản xuất pin khó có thể tìm được tiếng nói chung. Ở phía nhà sản xuất, do không thấy tiềm năng về kinh tế trong việc phát triển các giải pháp tái chế pin đã qua sử dụng, nên thường sẽ không tập trung vào việc sản xuất một tấm pin cho khả năng tái chế cao hơn. Vậy là, tuy các công nghệ về pin liên tục thay đổi hoặc/và ra đời nhưng lại chỉ theo hướng giảm giá thành, tăng dung lượng và thời gian sử dụng. Điều này vô hình chung lại làm khó cho các nhóm nghiên cứu giải pháp xử lý pin, vì họ không thể có đủ thời gian và kinh phí để bắt kịp các công nghệ mới và tìm ra giải pháp xử lý triệt để. 
Với các công nghệ xử lý pin còn hạn chế hiện nay, một viên pin khi tái chế không thu hồi được toàn bộ các nguyên liệu pin có giá trị. Vì vậy, không nhiều nhà đầu tư sẵn sàng bỏ một số tiền lớn để xây dựng và vận hành một nhà máy xử lý pin, đi kèm với đó là các chi phí xử lý khí thải độc hại tạo ra từ quá trình nấu chảy pin cũ và bảo hiểm sức khoẻ cho công nhân lao động. 
Một vấn đề khác khiến các doanh nghiệp vẫn còn ngần ngại khi quyết định đầu tư đó là triển vọng về công nghệ trong tương lai. Liệu chỉ trong vài năm tới đây, nhân loại có phát triển được ra một loại pin mới, rẻ hơn thân thiện với môi trường hơn như Li air (tạm dịch Không khí Li) hay động cơ chạy bằng Hidro. Trong trường hợp này, thị trường sẽ không còn chỗ đứng cho các dòng pin hiện tại và cũng vì thế, tương lai của các nhà máy tái chế pin cũng còn khá mờ mịt.
Những bước đà cho cuộc chạy đua với thời gian
Ước tính, đến năm 2030, trên toàn thế giới sẽ có 11 triệu tấn pin hết thời hạn sử dụng. Đây là quả thực là một con số khổng lồ, và nhân loại chỉ còn chưa đến 1 thập niên để giải quyết bài toán ấy. Nhận thức được vấn nạn pin cũ không nên chỉ được nhìn nhận dưới góc độ thương mại, mà còn ở khía cạnh bảo vệ môi trường, trên toàn thế giới, các tổ chức chính phủ, khoa học và cả các Start-up đã và đang bắt tay để triển khai các dự án. 

Thành viên nhóm nghiên cứu ReLib tại Đại học Birmingham đang phát triển các phương pháp robot để xử lý tự động, an toàn các pin Li-ion đã qua sử dụng. (Nguồn: Alireza Rastegarpanah and Rustam Stolkin/Extreme Robotics Lab)
Ở Mỹ, vào tháng 1 năm 2019, Bộ trưởng Năng lượng Hoa Kỳ Rick Pery đã tuyên bố thành lập trung tâm nghiên cứu và phát triển pin Li-Ion với tên gọi ReCell, với nguồn vốn đầu tư 15triệu USD. Cũng trong thời điểm này, Bộ này cũng phát động Giải thưởng Tái chế pin trị giá tới 5,5 triệu USD, hướnng tới khuyến khích các doanh nghiệp tư nhân tìm ra giải pháp sáng tạo để thu gom, lưu trữ và vận chuyển pin đã qua sử dụng tới các trung tâm tái chế. Châu Âu cũng không nằm ngoài xu thế này. Vào năm 2018, một tổ chức do đại học Birmingham đứng đầu đã được thành lập để phụ trách dự án Tái sử dụng vào tái chế Pin Lithium Ion, đặc biệt là từ xe điện. 
Các nỗ lực kể trên đã bắt đầu đạt được những trái ngọt đầu tiên. Vừa qua, chính phủ Hoa Kỳ tuyên bố sẽ bắt đầu xây dựng một nhà máy tái chế pin ở Rochester, New York vào cuối năm nay. Với công xuất xử lý lên tới 25,000 tấn pin đã qua sử dụng, thu hồi ít nhất 95% kim loại như Coban, Niken, Liti,… nhà máy này hứa hẹn sẽ trở thành nhà máy tái chế pin  lớn nhất Bắc Mỹ. Vô số dự án khác cũng đang được đầu tư nghiên cứu và gấp rút triển khai, được kì vọng sẽ giúp thế giới giải được bài toán về pin đã qua sử dụng. Còn cho đến lúc đó, những tuyên ngôn bảo vệ môi trường của các nhà sản xuất xe điện có lẽ gần với chiêu trò marketing hơn là một lời cam kết với trái đất. 
Một vài con số:
140 triệu: Ước tính số phương tiện chạy bằng điện trên toàn thế giới tính đến năm 203011 triệu tấn: Ước tính tổng khối lượng pin hết giới hạn sử dụng tính từ thời điểm hiện tại tới năm 2030<5%: Số pin Li-Ion được tái sử dụng hiện nay~70 tỷ USD: Giá trị thị trường pin Li-ion ước tính năm 2022
(Số liệu từ Cơ quan Năng lượng Quốc tế, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ)

theo Chemical & Engineering News