Xử lý pin xe điện: việc không dễ trên toàn cầu

Mới đây, đại biểu Quốc hội đề nghị bổ sung quy định buộc buộc doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp, nhập khẩu xe điện phải thu hồi, tái chế pin sau sử dụng. Cùng với đà tăng của xe điện, nguy cơ phát sinh lượng lớn pin thải khiến bài toán xử lý sau vòng đời trở nên cấp thiết.

Tái chế pin còn nhiều thách thức

Dù hoạt động tái chế pin xe điện đang phát triển nhanh, công nghệ hiện nay vẫn đối mặt nhiều rào cản về kỹ thuật và chi phí. Pin lithium-ion có cấu trúc phức tạp với nhiều lớp vật liệu khác nhau, từ cực dương, cực âm đến chất điện phân và lớp vỏ bảo vệ, khiến quá trình tháo dỡ và xử lý đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và quy trình an toàn nghiêm ngặt. Nếu xử lý không đúng cách, pin có thể gây cháy nổ hoặc phát tán hóa chất độc hại.

Ngoài ra, mỗi hãng xe và nhà sản xuất pin sử dụng cấu trúc, kích thước và thành phần hóa học khác nhau, khiến việc tự động hóa trong tái chế gặp nhiều hạn chế, buộc phải xử lý thủ công ở nhiều khâu, làm tăng chi phí.

Về công nghệ, các phương pháp phổ biến hiện nay như nhiệt luyện (pyrometallurgy) hay thủy luyện (hydrometallurgy) đều có những hạn chế nhất định. Nhiệt luyện tiêu tốn nhiều năng lượng và có thể phát sinh khí thải, trong khi thủy luyện phức tạp, cần sử dụng nhiều hóa chất và xử lý nước thải đi kèm. Đặc biệt, việc thu hồi lithium, thành phần quan trọng nhất của pin, vẫn chưa đạt hiệu quả cao như cobalt hay nickel, khiến giá trị kinh tế của quá trình tái chế bị ảnh hưởng.

"Cánh đồng pin" với các tủ lưu trữ điện dùng pin BYD đã qua sử dụng. Ảnh: BYD

Chính vì vậy, nhiều doanh nghiệp lựa chọn hướng tái sử dụng pin trước khi tái chế. Như tại Nhật Bản, Nissan dùng pin cũ cho các hệ thống lưu trữ điện tại tòa nhà, nhà máy. Ở Trung Quốc, BYD cũng triển khai các dự án lưu trữ năng lượng quy mô lớn, tận dụng pin đã qua sử dụng như những "cánh đồng pin" để phục vụ lưới điện.

Ngoài việc tái chế pin, trên thế giới, nhiều quốc gia cũng đã xây dựng chính sách và mô hình riêng để giải bài toán tái chế và tái sử dụng pin xe điện sau khi hết vòng đời.

Trung Quốc

Trung Quốc là một trong những thị trường xe điện lớn nhất thế giới, sớm xây dựng chính sách quản lý pin theo hướng bao trùm toàn bộ vòng đời sản phẩm, từ sản xuất đến thải bỏ. Từ năm 2018, Bộ công nghiệp và công nghệ thông tin Trung Quốc yêu cầu các hãng xe điện phải chịu trách nhiệm thu hồi pin sau sử dụng theo cơ chế "trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất" (Extended Producer Responsibility - EPR). Quy định này buộc doanh nghiệp không chỉ dừng ở khâu bán xe, mà còn tổ chức hệ thống thu gom, xử lý pin thải.

Song song đó, Trung Quốc triển khai hệ thống truy xuất nguồn gốc pin trên phạm vi toàn quốc. Mỗi bộ pin được gắn mã định danh để theo dõi xuyên suốt vòng đời, từ khi xuất xưởng, lắp lên xe, đến khi thu hồi và tái chế. Theo Cơ quan năng lượng quốc tế, đây là một trong những hệ thống quản lý dữ liệu pin quy mô lớn và hoàn thiện nhất hiện nay.

Pin thải được thu gom để tái chế tại khu công nghệ Tianying ở Jieshou, tỉnh An Huy (miền đông Trung Quốc). Ảnh: Xinhua

Các doanh nghiệp lớn như CATL hay BYD cũng tham gia sâu vào toàn bộ chuỗi giá trị, từ sản xuất đến tái chế. Pin cũ được thu hồi, tách chiết các kim loại như lithium, cobalt, nickel để đưa trở lại sản xuất, hoặc chuyển sang các hệ thống lưu trữ năng lượng khi không còn phù hợp cho xe điện. Theo các báo cáo của Diễn đàn kinh tế thế giới và IEA, Trung Quốc hiện chiếm khoảng một nửa công suất tái chế pin lithium-ion toàn cầu. Nước này cũng đã xây dựng mạng lưới hơn 10.000 điểm thu hồi pin, góp phần hạn chế tình trạng thải bỏ tự phát và đảm bảo vật liệu được quay trở lại chuỗi sản xuất.

Châu Âu

Năm 2023, Liên minh châu Âu (EU) thông qua quy định về pin mới, thay thế các chỉ thị trước đó. Văn bản này áp dụng cho nhiều loại pin khác nhau, từ pin tiêu dùng, pin công nghiệp đến pin xe điện, trong đó pin xe điện là trọng tâm do giá trị và quy mô thị trường lớn. Quy định yêu cầu nhà sản xuất phải tổ chức thu hồi pin sau sử dụng, đồng thời đáp ứng các ngưỡng tối thiểu về tái chế đối với các vật liệu quan trọng như lithium, cobalt và nickel. Theo Ủy ban châu Âu, mục tiêu là đưa nguyên liệu quay trở lại chuỗi sản xuất, giảm phụ thuộc vào khai thác tài nguyên thô.

Đáng chú ý, EU dự kiến triển khai cơ chế "hộ chiếu pin" (battery passport) từ năm 2027. Mỗi bộ pin sẽ có một hồ sơ điện tử chứa thông tin về nguồn gốc nguyên liệu, quá trình sản xuất và tình trạng sử dụng, giúp theo dõi xuyên suốt vòng đời sản phẩm. Theo Diễn đàn kinh tế thế giới, đây là bước tiến quan trọng nhằm tăng tính minh bạch chuỗi cung ứng và thúc đẩy kinh tế tuần hoàn.

Mỹ

Khác với Liên minh châu Âu hay Trung Quốc, Mỹ chưa có quy định chuyên biệt về thu hồi pin xe điện ở cấp liên bang. Hoạt động quản lý chủ yếu dựa trên các quy định chung về chất thải và môi trường, trong khi thị trường tái chế được thúc đẩy bởi khu vực tư nhân.

B6en trong nhà máy tái chế pin của Li-Cycle. Ảnh: Li-Cycle

Nhiều doanh nghiệp đã đầu tư mạnh vào công nghệ tái chế. Redwood Materials phát triển mô hình thu hồi và tinh chế lithium, cobalt, nickel từ pin cũ để cung cấp trở lại cho sản xuất. Trong khi đó, Li-Cycle xây dựng mạng lưới nhà máy tại Bắc Mỹ, ứng dụng công nghệ thủy luyện nhằm nâng cao hiệu suất tái chế. Ở cấp bang, một số địa phương như California cũng bắt đầu xây dựng các quy định riêng về trách nhiệm thu hồi pin, cho thấy xu hướng siết chặt quản lý trong tương lai.

Chính phủ Mỹ đóng vai trò hỗ trợ thông qua các gói chính sách lớn như Inflation Reduction Act, cung cấp ưu đãi và trợ cấp nhằm phát triển chuỗi cung ứng pin nội địa, bao gồm cả tái chế và khai thác vật liệu. Theo Bộ năng lượng Mỹ, mục tiêu là giảm phụ thuộc vào nguồn cung nước ngoài và tăng tính tự chủ trong ngành xe điện.