Redwood Materials traz boas notícias sobre carros elétricos – CleanTechnica

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Há alguns dias, um escritor que tenho na maior estima escreveu uma história para CleanTechnica que expôs a litania aparentemente interminável de coisas que estão erradas com carros elétricos da perspectiva de alguém que é uma ferramenta da indústria de combustíveis fósseis. Grande parte dessa argumentação centrou-se na forma como as baterias dos carros elétricos requerem grandes quantidades de matérias-primas que têm de ser arrancadas da Terra e refinadas – coisas como lítio, cobalto e níquel. O autor parecia pensar que esses materiais são usados ​​apenas para construir carros elétricos, como se nenhum outro produto de consumo os utilizasse.

O contraponto às mentiras propagadas por esse autor – que foram veiculadas pela Faux News, naturalmente – está acontecendo em Nevada neste exato momento. Foi aí que a Redwood Materials, empresa de reciclagem de baterias fundada pelo ex-diretor de tecnologia da Tesla, JB Straubel, acionou o interruptor na semana passada para iniciar a reciclagem de baterias de íons de lítio em grande escala.

Redwood fabrica materiais para baterias nos EUA

Tom Randall de Bloomberg visitou o site recentemente e relatou que recicladores como a Redwood Materials eventualmente precisarão acompanhar o ritmo das fábricas de automóveis. Por exemplo, a fábrica da Tesla em Fremont, Califórnia, produziu 560,000 EVs no ano passado. Quando as baterias desses carros forem recicladas, criarão quase 10 vezes mais material de bateria EV do que todo o mercado dos EUA processou no ano passado. Se os recicladores dos EUA conseguirem lidar com tudo isso, começarão a rivalizar com as operações tradicionais de mineração e com os fornecedores de materiais para baterias, a maioria dos quais estão na China.

“Depois que mudarmos toda a frota de veículos para elétricos e todos esses minerais estiverem em consumo, teremos apenas que substituir alguns por cento a cada ano que são perdidos no processo”, disse Colin Campbell, diretor de tecnologia e diretor de tecnologia da Redwood. o ex-chefe de engenharia de trem de força da Tesla. “Ficará óbvio para todos que não faz mais sentido desenterrá-lo do solo.”

O próprio Straubel disse a Randall que Redwood está tentando quebrar o domínio da China sobre os materiais das baterias, criando um circuito doméstico usando metais críticos reciclados. “A responsabilidade pesa sobre mim”, disse ele. “Lembro-me de sentir isso nos primeiros dias da Tesla, quando os outros fabricantes ainda não tinham feito nada, e tínhamos uma sensação muito palpável de segurar a bandeira e correr para o campo e dizer 'Os EVs são o futuro!' Sentimos que se falhássemos, bem, ninguém nos seguiria. Isso é um pouco déjà vu. "

Como reciclar uma bateria

Existem três abordagens básicas para reciclar baterias, cada uma com suas desvantagens, diz Randall. Você pode queimá-los, o que é um desperdício e pode resultar em emissões tóxicas; dissolvê-los em produtos químicos fortes, que são caros e consomem mais energia; ou separá-los mecanicamente, o que pode ser trabalhoso e perigoso. Até os últimos anos, a maioria dos recicladores dos EUA simplesmente triturava as baterias e as enviava para o exterior para que alguém as tratasse.

Redwood pega emprestado o que considera as partes mais úteis de cada categoria. O processo da empresa começa em uma área interna onde tudo, desde fones de ouvido descartados e baterias de laptop até módulos EV de Chevy Bolts recolhidos (agora sabemos onde todas aquelas baterias Bolt defeituosas foram parar) são despejados em uma esteira transportadora. A bagunça é carregada cerca de 30 metros até um buraco na parede, de onde sai do prédio em um túnel gigante de metal agitado, apelidado de “RC1”, suspenso bem acima do solo.

O RC1 é essencialmente um enorme fogão lento que assa o lixo a várias centenas de graus por cerca de uma hora, e é talvez a maior inovação da Redwood até agora. A reciclagem tradicional através da queima utiliza calor bem acima de 1000º C (1,800º F) para separar metais preciosos, mas o objetivo da Redwood nesta fase é preservar e preparar os materiais para as próximas etapas da maneira mais eficiente.

Mais importante ainda, o RC1 não usa oxigênio. Não há combustão e, portanto, não há emissões. Ele simplesmente reduz colas, plásticos e fluidos indesejados em carvão. O carbono negro de alta qualidade que sobra pode ser vendido para uso em tintas pretas e lubrificação industrial.

O RC1 também utiliza surpreendentemente pouca eletricidade, o que é fundamental para reduzir o impacto climático de Redwood. Depois que o forno aquece, a energia liberada pelas baterias é autossustentável. Pense nisso como uma versão controlada e em câmera lenta do fogo de uma bateria, funcionando sem parar dia e noite, semana após semana. Ele libera com segurança a carga de qualquer bateria que possa representar um perigo para os trabalhadores, ao mesmo tempo que decompõe o material que une os principais minerais. (Em alguns aspectos, o processo parece vagamente semelhante a como biocarvão é feito.)

Após saírem do RC1, as baterias grelhadas passam por máquinas que peneiram o material através de peneiras. Ímãs poderosos são usados ​​para isolar certos materiais. A poeira restante rica em minerais, conhecida como massa negra, é misturada em uma pasta de solventes e alimentada em outro prédio que se assemelha a uma grande cervejaria, com enormes tanques de aço inoxidável que usam produtos químicos, pressão, filtros e evaporação para separar os produtos em seus elementos principais.

Redwood está inventando à medida que avança

A reciclagem de baterias ainda é uma tecnologia nova e a Redwood Materials está inventando o processo à medida que avança. Uma equipe executiva vinda dos mais altos escalões de engenharia da Tesla vem aprimorando o processo de reciclagem de baterias para obter velocidade e eficiência ambiental, ao mesmo tempo em que se expande em escala industrial. O que Redwood está fazendo atraiu o interesse de pesquisadores de Stanford, que tiveram acesso aos dados de Redwood. Nos últimos dois anos, a equipe de Stanford conduziu uma avaliação ambiental do processo de reciclagem de baterias Redwood.

Mas quando os pesquisadores terminaram de analisar uma parte do processo Redwood, descobriram o processo mudou, disse Will Tarpeh, professor assistente de engenharia química e um dos autores seniores do artigo. “Mês a mês, eles estavam sempre fazendo ajustes”, disse Tarpeh a Randall. “Isso tornou tudo um desafio, mas foi fantástico de ver. Eles estão navegando muito bem em um mundo onde tudo muda muito rapidamente.”

O relatório de Stanford, que ainda está sob revisão por pares, concluiu que as operações de reciclagem e refinação de Redwood reduziram as emissões de dióxido de carbono em 70% em comparação com os métodos tradicionais de reciclagem e em 40% em comparação com outros processos de reciclagem. As economias foram ainda maiores quando a Redwood lidava com a fabricação de sucata, que atualmente representa cerca de metade dos materiais disponíveis para reciclagem.

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Como fazer uma bateria

A Bloomberg O artigo contém muitas informações básicas sobre como as baterias são fabricadas que podem não ser de conhecimento comum, mesmo para sofisticados CleanTechnica leitores. O Santo Graal para qualquer reciclador de bateria é produzir os componentes caros que vão para os cátodos e ânodos da bateria, escreve Randall. Ambos os produtos hoje são fabricados quase inteiramente na Ásia.

Os ânodos são feitos de uma delicada folha de cobre normalmente revestida com grafite. A folha tem um décimo da espessura de um fio de cabelo humano e vem em rolos largos que parecem papel de embrulho de tamanho industrial. Cada folha, desenrolada, se estenderia por até 15 quilômetros (9 milhas), e o menor rasgo ou furo poderia causar defeito na célula da bateria. Isso ajuda a colocar em perspectiva a complexidade da fabricação de baterias. Os trabalhadores da loja de folhas anódicas Redwood usam macacões de corpo inteiro com redes para cabelo e barba e devem passar por uma câmara onde são atingidos por jatos de ar antes de entrar. Um único fio de cabelo errante ou partícula de sujeira pode arruinar um rolo inteiro de folha de cobre.

A produção de folhas de cobre nunca existiu nos EUA antes. No último ano, a Redwood vem fabricando rolos de amostras para testes de clientes em potencial. Nas próximas semanas, suas películas entrarão oficialmente na cadeia de suprimentos para serem usadas em EVs americanos, disse Straubel: “É literalmente a primeira vez que alguém fabrica esse material nos EUA - na história - para uma bateria.

Atualmente, a Redwood possui uma única máquina de fabricação de folhas que pode fornecer cobre suficiente para mais de 13,000 carros elétricos de longo alcance a cada ano. Um tambor de titânio perfeitamente liso, aproximadamente do tamanho de um carro pequeno, gira semi-submerso em um banho azul brilhante de sulfato de cobre líquido. À medida que é eletrocutado com dezenas de milhares de amperes de eletricidade, uma folha sedosa de cobre se forma no banho e é posteriormente enrolada em um longo rolo.

Essa ferramenta será em breve acompanhada por nove máquinas adicionais, com mais chegando em breve na fábrica em construção na Carolina do Sul. Até 2028, os dois locais terão 100 máquinas em operação, produzindo anualmente película suficiente para dar a volta ao planeta seis vezes, segundo Straubel.

O cátodo determina em grande parte o desempenho, o custo e a pegada ambiental da bateria. Acertar a receita do pó catódico preto final leva anos de trabalho em parceria com cada fabricante que o adquirir. As amostras devem passar por muitas rodadas de testes e qualificação antes de serem usadas em um carro. Em Redwood, os trabalhadores da fábrica de cátodos devem usar trajes totalmente selados, incluindo capacetes com tubos respiratórios e dois conjuntos de luvas para garantir uma barreira perfeita nas mangas.

Tanto depende do desempenho do cátodo que, uma vez que um produto é aprovado para uso por um grande fabricante de baterias, o relacionamento comercial tende a ser permanente. “É quase a definição de alto risco e alta recompensa”, disse Andy Leach, analista da BloombergNEF. A linha catódica que Redwood encomendou em março produzirá apenas 50 megawatts de cátodo por ano. Seu objetivo principal é realizar testes adicionais com os clientes antes que a Redwood ligue as versões gigantes de 20 gigawatts-hora no final do próximo ano.

O caminho a seguir para Redwood é desafiador

“A China priorizou seriamente os VEs durante 10 anos, então eles estão um pouco à frente do jogo”, disse Lachlan Carey, gerente de programa dos EUA na RMI. “Há um longo caminho a percorrer para recuperar o atraso e muitas coisas que podem atrapalhar.” Mas ter Straubel no comando da Redwood é um argumento de venda para os investidores que querem dar um salto de fé hoje. Ele foi o cérebro por trás da estratégia de baterias da Tesla, e suas conexões do Vale do Silício a Wall Street ajudaram a empresa a levantar US$ 2 bilhões em financiamento privado e a garantir um compromisso de empréstimo de US$ 2 bilhões do Departamento de Energia, que poderá aproveitar assim que determinados marcos forem alcançados.

No entanto, um reciclador nos EUA não será suficiente para construir uma base de produção de veículos elétricos nos EUA. Straubel reconheceu essa realidade, bem como a matemática assustadora que temos pela frente. “A verdade é que é uma coisa muito difícil de fazer. É simplesmente chocante para mim, dada a quantidade de capacidade da bateria que está online agora ou em construção, e ainda assim 100% da sua cadeia de fornecimento é importada.”

A reciclagem de baterias é uma das áreas que tornará os veículos elétricos sustentáveis. A Redwood Materials está recuperando 95% dos materiais necessários para fabricar baterias EV, e o processo pode ser repetido indefinidamente. Experimente isso com o óleo de motor usado que sai do cárter de milhões de carros e caminhões convencionais que circulam nas estradas. A reciclagem é realmente a última peça do quebra-cabeça que tornará o transporte pessoal sustentável, em vez de um fardo para o meio ambiente.

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• Fonte: https://cleantechnica.com/2024/04/26/redwood-materials-has-good-news-about-electric-cars/