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Redwood Materials a de bonnes nouvelles concernant les voitures électriques – CleanTechnica

Horodatage : 26 avril 2024 12:17 PM
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Republié par Platon

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Il y a quelques jours, un écrivain que je tiens en haute estime a écrit un article pour CleanTechnica qui a exposé la litanie apparemment sans fin de les choses qui ne vont pas avec les voitures électriques du point de vue de quelqu’un qui est un outil de l’industrie des combustibles fossiles. Une grande partie de cette discussion était axée sur la façon dont les batteries des voitures électriques nécessitent de grandes quantités de matières premières qui doivent être extraites de la Terre et raffinées – des éléments comme le lithium, le cobalt et le nickel. L’auteur semble penser que ces matériaux ne sont utilisés que pour construire des voitures électriques, comme si aucun autre produit de consommation ne les utilisait.

Le contrepoint aux mensonges colportés par cet auteur – qui ont été diffusés naturellement par Faux News – se produit en ce moment même au Nevada. C'est là que Redwood Materials, la société de recyclage de batteries fondée par l'ancien directeur de la technologie de Tesla, JB Straubel, a actionné la semaine dernière pour commencer le recyclage des batteries lithium-ion à grande échelle.

Redwood fabrique des matériaux pour batteries aux États-Unis

Tom Randall de Bloomberg a récemment visité le site et a signalé que les recycleurs comme Redwood Materials devront éventuellement suivre le rythme des usines automobiles. Par exemple, l’usine Tesla de Fremont, en Californie, a produit 560,000 10 véhicules électriques l’année dernière. Lorsque les batteries de ces voitures seront recyclées, elles créeront près de XNUMX fois plus de matériaux pour batteries de véhicules électriques que l’ensemble du marché américain n’en a traité l’année dernière. Si les recycleurs américains pouvaient gérer tout cela, ils commenceraient à rivaliser avec les opérations minières traditionnelles et les fournisseurs de matériaux pour batteries, dont la plupart se trouvent en Chine.

« Une fois que nous aurons converti l'ensemble de notre flotte de véhicules en véhicules électriques et que tous ces minéraux seront consommés, nous n'aurons plus qu'à remplacer chaque année quelques pour cent perdus au cours du processus », a déclaré Colin Campbell, directeur de la technologie et directeur de la technologie de Redwood. l'ancien responsable de l'ingénierie du groupe motopropulseur chez Tesla. "Il deviendra évident pour tout le monde que cela n'a plus de sens de le sortir du sol."

Straubel lui-même a déclaré à Randall que Redwood tentait de briser la mainmise de la Chine sur les matériaux de batterie en créant une boucle nationale utilisant des métaux critiques recyclés. "La responsabilité me pèse", a-t-il déclaré. « Je me souviens de l'avoir ressenti au début chez Tesla, lorsque les autres constructeurs n'avaient pas encore fait de conneries, et nous avions le sentiment très palpable de tenir le drapeau et de courir sur le terrain en disant : « Les véhicules électriques sont l'avenir ! Nous avions le sentiment que si nous échouions, personne ne nous suivrait. C'est un peu déjà vu. »

Comment recycler une batterie

Il existe trois approches fondamentales pour recycler les batteries, chacune présentant ses propres inconvénients, explique Randall. Vous pouvez les brûler, ce qui est un gaspillage et peut entraîner des émissions toxiques ; les dissoudre dans des produits chimiques puissants, ce qui est coûteux et consomme le plus d'énergie ; ou les séparer mécaniquement, ce qui peut demander beaucoup de travail et être dangereux. Jusqu'à ces dernières années, la plupart des recycleurs américains broyaient simplement les batteries et les envoyaient à l'étranger pour que quelqu'un d'autre s'en occupe.

Redwood emprunte ce qu'il considère comme les éléments les plus utiles de chaque catégorie. Le processus de l'entreprise commence dans une zone de stockage intérieure où tout, des écouteurs et batteries d'ordinateurs portables mis au rebut aux modules EV des Chevrolet Bolt rappelés (nous savons maintenant où toutes ces batteries Bolt défectueuses ont abouti) est déversé sur un tapis roulant. Le désordre est transporté sur environ 30 pieds jusqu'à un trou dans le mur d'où il sort du bâtiment dans un tunnel métallique géant, surnommé "RC1", suspendu au-dessus du sol.

RC1 est essentiellement une énorme mijoteuse qui cuit les déchets à plusieurs centaines de degrés pendant environ une heure, et constitue peut-être la plus grande innovation de Redwood à ce jour. Le recyclage traditionnel par combustion utilise une chaleur bien supérieure à 1000 1,800 ºC (XNUMX XNUMX ºF) pour séparer les métaux précieux, mais l'objectif de Redwood à ce stade est de préserver et de préparer les matériaux pour les étapes suivantes de la manière la plus efficace possible.

Plus important encore, RC1 n’utilise pas d’oxygène. Il n'y a pas de combustion et donc pas d'émissions. Il réduit simplement les colles, les plastiques et les fluides indésirables en charbon de bois. Le carbone noir de haute qualité restant peut être vendu pour être utilisé dans les peintures noires et la lubrification industrielle.

Le RC1 consomme également étonnamment peu d’électricité, ce qui est essentiel pour réduire l’impact climatique de Redwood. Une fois le four chauffé, l’énergie libérée par les batteries est auto-entretenue. Considérez-le comme une version contrôlée et au ralenti d'un feu de batterie, fonctionnant sans arrêt jour et nuit, semaine après semaine. Il libère en toute sécurité la charge de toutes les batteries qui pourraient présenter un danger pour les travailleurs, tout en décomposant les éléments qui lient les minéraux clés entre eux. (À certains égards, le processus ressemble vaguement à la façon dont biochar est fait.)

Après avoir quitté RC1, les batteries grillées passent par des machines qui tamisent le matériau à travers des tamis. Des aimants puissants sont utilisés pour isoler certains matériaux. La poussière riche en minéraux restante, connue sous le nom de masse noire, est mélangée à une suspension de solvants et introduite dans un autre bâtiment qui ressemble à une grande brasserie de bière, avec d'imposants réservoirs en acier inoxydable qui utilisent des produits chimiques, une pression, des filtres et une évaporation pour séparer les produits en leurs éléments essentiels.

Redwood invente au fur et à mesure

Le recyclage des batteries est encore une technologie nouvelle et Redwood Materials invente le processus au fur et à mesure. Une équipe de direction issue des plus hauts échelons de l'ingénierie de Tesla a peaufiné le processus de recyclage des batteries pour en améliorer la rapidité et l'efficacité environnementale, alors même qu'il se développe à l'échelle industrielle. Ce que fait Redwood a suscité l’intérêt des chercheurs de Stanford qui ont eu accès aux données de Redwood. Au cours des deux dernières années, l'équipe de Stanford a mené une évaluation environnementale du processus de recyclage des batteries Redwood.

Mais au moment où les chercheurs ont fini d'analyser une partie du processus Redwood, ils ont découvert le processus avait changé, a déclaré Will Tarpeh, professeur adjoint de génie chimique et l'un des auteurs principaux de l'article. "Mois en mois, ils peaufinaient toujours", a déclaré Tarpeh à Randall. «Cela rendait la tâche difficile mais c'était fantastique à voir. Ils naviguent très bien dans un monde où tout bouge très vite.

Le rapport de Stanford, qui est toujours en cours d'examen par les pairs, a révélé que les opérations de recyclage et de raffinage de Redwood réduisaient les émissions de dioxyde de carbone de 70 % par rapport aux méthodes de recyclage traditionnelles et de 40 % par rapport aux autres processus de recyclage. Les économies étaient encore plus importantes lorsque Redwood traitait de déchets de fabrication, qui représentent actuellement environ la moitié des matériaux disponibles pour le recyclage.

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Comment fabriquer une batterie

Les Bloomberg L'article contient de nombreuses informations de base sur la façon dont les batteries sont fabriquées qui peuvent ne pas être connues de tous, même pour les plus avertis. CleanTechnica lecteurs. Le Saint Graal pour tout recycleur de batteries est de produire les composants coûteux qui entrent dans la composition des cathodes et des anodes des batteries, écrit Randall. Aujourd’hui, les deux produits sont fabriqués presque entièrement en Asie.

Les anodes sont fabriquées à partir d’une feuille de cuivre délicate généralement recouverte de graphite. La feuille fait un dixième de l'épaisseur d'un cheveu humain et se présente sous forme de larges rouleaux qui ressemblent à du papier d'emballage de taille industrielle. Chaque feuille, dénouée, s'étendrait jusqu'à 15 kilomètres (9 miles), et la moindre déchirure ou perforation pourrait conduire à une cellule de batterie défectueuse. Cela permet de mettre en perspective la complexité de la fabrication des batteries. Les travailleurs de l'atelier de feuilles d'anodes de Redwood portent une combinaison intégrale avec des filets pour cheveux et barbe et doivent passer par une chambre où ils sont projetés avec des jets d'air avant d'entrer. Un seul cheveu ou un seul grain de saleté pourrait ruiner un rouleau entier de feuille de cuivre.

La production de feuilles de cuivre n’a jamais existé aux États-Unis auparavant. Au cours de la dernière année, Redwood a fabriqué des échantillons de rouleaux que des clients potentiels peuvent tester. Dans les semaines à venir, ses feuilles entreront officiellement dans la chaîne d'approvisionnement pour être utilisées dans les véhicules électriques américains, a déclaré Straubel : « C'est littéralement la première fois que quelqu'un fabrique ce matériau aux États-Unis – pour une batterie.

Redwood dispose actuellement d'une seule machine de fabrication de feuilles pouvant fournir suffisamment de cuivre pour plus de 13,000 XNUMX voitures électriques à longue autonomie chaque année. Un tambour en titane parfaitement lisse, à peu près de la taille d’une petite voiture, tourne à moitié immergé dans un bain bleu vif de sulfate de cuivre liquide. Au fur et à mesure qu'elle est zappée par des dizaines de milliers d'ampères électriques, une feuille de cuivre soyeuse se forme à partir du bain et est ensuite enroulée sur un long rouleau.

Cet outil sera bientôt rejoint par neuf machines supplémentaires, et d'autres seront bientôt disponibles en usine. en construction en Caroline du Sud. D'ici 2028, les deux sites disposeront de 100 machines en service, produisant chaque année suffisamment de film pour faire six fois le tour de la planète, selon Straubel.

La cathode détermine en grande partie les performances, le coût et l’empreinte environnementale d’une batterie. Trouver la bonne recette pour la poudre de cathode noire finale nécessite des années de travail en partenariat avec chaque fabricant qui l'achètera. Les échantillons doivent subir de nombreux tests et qualifications avant d’être utilisés dans une voiture. À Redwood, les travailleurs de l'usine de cathodes doivent enfiler des combinaisons entièrement étanches, comprenant des casques avec tubes respiratoires et deux paires de gants pour assurer une barrière parfaite au niveau des manches.

Les performances de la cathode dépendent tellement qu'une fois qu'un produit est approuvé pour une utilisation par un grand fabricant de batteries, la relation commerciale tend à être permanente. "C'est presque la définition d'un risque élevé, d'une récompense élevée", a déclaré Andy Leach, analyste chez BloombergNEF. La ligne de cathodes mise en service par Redwood en mars ne produira que 50 mégawatts de cathode par an. Son objectif principal est d'effectuer des tests supplémentaires avec les clients avant que Redwood ne mette en service les versions géantes de 20 gigawattheures à la fin de l'année prochaine.

La voie à suivre pour Redwood est difficile

"La Chine a passé 10 ans à donner sérieusement la priorité aux véhicules électriques, elle est donc juste en avance sur le jeu", a déclaré Lachlan Carey, responsable du programme américain chez RMI. « Il y a un très long chemin à parcourir pour rattraper son retard et beaucoup de choses pourraient faire obstacle. » Mais avoir Straubel à la tête de Redwood est un argument de vente pour les investisseurs qui souhaitent aujourd’hui faire un acte de foi. Il était le cerveau derrière la stratégie de Tesla en matière de batteries, et ses relations de la Silicon Valley à Wall Street ont aidé l'entreprise à lever 2 milliards de dollars de financement privé et à obtenir un engagement de prêt de 2 milliards de dollars du ministère de l'Énergie qu'elle pourra exploiter une fois certaines étapes franchies.

Cependant, un seul recycleur aux États-Unis ne suffira pas à construire une base de fabrication de véhicules électriques aux États-Unis. Straubel a reconnu cette réalité ainsi que les calculs intimidants à venir. « La simple vérité est que c’est une chose sacrément difficile à faire. Cela me choque, étant donné la capacité de batterie actuellement en ligne ou en cours de construction, et pourtant, 100 % de sa chaîne d'approvisionnement est importée.

Le recyclage des batteries est l’un des domaines qui rendront les véhicules électriques durables. Redwood Materials récupère 95 % des matériaux nécessaires à la fabrication des batteries de véhicules électriques, et le processus peut être répété encore et encore. Essayez cela avec l’huile moteur usagée qui sort du carter moteur de millions de voitures et de camions conventionnels sur la route. Le recyclage est véritablement la dernière pièce du puzzle qui rendra le transport personnel durable au lieu de représenter un fardeau pour l'environnement.

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