Baterai Daur Ulang Ramah Lingkungan?
Sekolahnews.com – Mayoritas baterai litium saat ini menggunakan bahan logam langka dan mahal yang disebut kobalt sebagai bagian dari komponen katoda, tetapi menambang bahan ini berdampak besar pada lingkungan. Salah satu alternatif yang lebih ramah lingkungan dikenal sebagai lithium besi fosfat, dan terobosan baru ini dapat meningkatkan kredensial lingkungan dari bahan katoda ini lebih jauh lagi dengan mengembalikannya ke kondisi aslinya setelah digunakan, hanya dengan menggunakan sebagian kecil dari energi pendekatan saat ini.
Penelitian tersebut dilakukan oleh nanoengineers di University of California (UC) San Diego, dan berfokus pada teknik daur ulang baterai dengan katoda yang terbuat dari lithium ion fosfat. Dengan menghilangkan logam berat seperti nikel dan kobalt, jenis baterai ini dapat membantu menghindari degradasi lanskap dan pasokan air tempat bahan-bahan ini ditambang, bersama dengan paparan kondisi berbahaya bagi pekerja.
Peningkatan kesadaran akan masalah yang terkait dengan bahan logam berat kobalt ini mendorong pergeseran dalam industri, dengan banyaknya yang mencari desain baterai alternatif, termasuk nama-nama besar seperti IBM dan Tesla, yang tahun ini mulai menjual Model 3 dengan baterai lithium besi fosfat. Ini lebih aman, memiliki masa pakai lebih lama dan lebih murah untuk diproduksi, meskipun memiliki satu kekurangan, yakni mahal untuk mendaur ulangnya begitu sudah habis.
“Tidak hemat biaya untuk mendaur ulangnya,” kata Zheng Chen, profesor rekayasa nano di UC San Diego.
“Ini dilema yang sama dengan plastik – bahannya murah, tetapi metode untuk memulihkannya tidak”.
Uni Eropa akan menjadi rumah bagi 30 juta mobil listrik pada tahun 2030 dan Komisi Eropa sedang mempersiapkan target berat untuk mendaur ulangnya dan baterai lainnya. Namun dampak daur ulang baterai, terutama untuk baterai lithium-ion yang cukup besar dari mobil listrik yang segera memenuhi jalan-jalan kita, sebagian besar belum dipelajari.
Dalam sebuah studi baru, para peneliti di Aalto University telah menyelidiki efek lingkungan dari proses daur ulang hidrometalurgi untuk aki mobil listrik. Dengan menggunakan analisis siklus hidup berbasis simulasi, mereka mempertimbangkan konsumsi energi dan air, serta emisi prosesnya.
“Proses daur ulang baterai masih berkembang, jadi jejak lingkungannya belum dipelajari secara mendetail. Agar bermanfaat, daur ulang harus terbukti lebih ekologis daripada menghasilkan bahan mentah- kita tidak bisa begitu saja menganggap daur ulang otomatis lebih baik, bahkan meskipun kita tahu bahwa menambang bahan mentah memiliki dampak lingkungan yang besar, seperti konsumsi energi dan air yang tinggi,” kata Mari Lundström, Asisten Profesor di Universitas Aalto, seperti dikutip dari Physorg, Kamis (1/4/2021).
Daur ulang baterai sering kali menggunakan peleburan, yang biasanya menghilangkan litium dan bahan mentah lainnya. Proses hidrometalurgi baru, yang memisahkan logam baterai dari limbah melalui pembubaran, memungkinkan pemulihan semua logam tetapi mengonsumsi energi dan bahan kimia dalam jumlah besar, dan sering kali menghasilkan air limbah yang terkontaminasi.
Berdasarkan hasil penelitian, jejak karbon bahan baku yang diperoleh dari proses daur ulang yang diteliti 38% lebih kecil dibandingkan dengan bahan baku awalnya. Perbedaannya bahkan lebih besar jika menyertakan tembaga dan aluminium yang diperoleh kembali selama pra-perawatan mekanis. Hasilnya juga menunjukkan area masalah.
“Analisis siklus hidup mengidentifikasi area di mana daur ulang dapat ditingkatkan. Misalnya, kami memperhatikan bahwa menggunakan natrium hidroksida sebagai bahan kimia penetral secara signifikan meningkatkan beban lingkungan dalam proses kami,” kata Marja Rinne, seorang mahasiswa doktoral di Aalto University.
Analisis semacam ini, yang menurut para peneliti jarang dilakukan untuk daur ulang baterai, juga bisa dilakukan sebelum proses baru mulai digunakan. Ini berguna untuk menentukan bagaimana pilihan atau parameter proses tertentu memengaruhi dampak lingkungan dari suatu proses, sehingga dapat menjadi alat pengambilan keputusan yang bermanfaat bagi industri dan pembuat kebijakan.
“Analisis siklus hidup berbasis simulasi dapat digunakan bahkan pada tahap desain proses daur ulang untuk menilai dampak lingkungan dan menemukan opsi terbaik,” kata Lundström.
Manfaat potensial dari menemukan proses daur ulang terbaik sangatlah besar; Uni Eropa menargetkan untuk mendaur ulang 70% limbah baterai massal pada akhir dekade ini. Mereka juga menetapkan target untuk logam tertentu yang digunakan dalam baterai: 95% kobalt, nikel dan tembaga, dan 70% litium harus didaur ulang pada tahun 2030. Diperkirakan pasar daur ulang baterai litium global akan bernilai 19 miliar pada tahun 2030.
Menurut Lundström, kini saatnya mengembangkan metode daur ulang alternatif, karena jumlah limbah baterai akan meroket seiring pesatnya pertumbuhan mobil listrik.
“Kita akan memiliki kebutuhan besar untuk daur ulang, dan kita harus menemukan proses daur ulang yang paling layak dan ekologis. Penelitian inovasi teknologi dan dampak lingkungannya berjalan seiring,” katanya.
Dalam studi tersebut, tim juga menilai skalabilitas proses industri dan membuat rekomendasi tentang cara terbaik untuk memodifikasi proses yang sesuai.
