リサイクルされないリチウムイオン電池が多すぎ、電気自動車をより持続可能で手頃なものにしうる貴重な素材が無駄になっています。
電池リサイクル市場には、成長して現在の市場需要の大きな部分を供給しうる大きな可能性があります。
民間セクターは、イノベーションへの投資を通じて、電池リサイクルを大規模に加速させなければなりません。
リサイクルされたリチウムイオン電池の素材には、3分の1を満たす可能性があり、これは米国の正極材需要の2030年時点の必要量に相当します。ただし、業界を必要な水準へと移行させるには、さらなる取り組みが必要です。
規制面では、取り組みはまさに始まったばかりです。今年の冬、ニュージャージー州は、電気自動車（EV）の電池を埋め立て処分することを違法としました。一方、欧州では、最近の法律により、2031年までに新しい電池に少なくとも6%のリサイクルされたリチウムとニッケルを含むことが義務付けられます。政府による対策は心強いものの、その成否は業界全体の支持にかかっています。
リチウムイオン電池リサイクルの将来
私たちが問うべき問いは、電池リサイクルの将来がどのようなものになるかということです。貴重な素材を再利用して生産の循環を閉じることができるのか。それとも、ばらばらの政策によって電池リサイクルはほぼ不可能になり、経済的にも採算が取れなくなるのか。公共部門による義務付けを必要とする「様子見」とは程遠く、民間セクターは今や、持続可能な生産実践を推進する責任ある主体として前面に立ち、材料開発の革新と技術の大規模展開という、自らが最も得意とすることを実行する機会を得ています。
すでに、心強い勢いが見られています。ICCTの推計によれば、米国のリチウムイオン電池リサイクル施設は、現在、年間約10万トンを処理できる能力があり、今後10年間に計画されているプロジェクトにより、処理能力は65万トン超へと拡大する見込みです。
最初の波の電気自動車が寿命を迎えつつある今こそ、民間セクターが電池への投資を一層強化すべき時です。「持続可能な」EVへの転換と、私たちが望む未来を実現するのは、私たち自身の責任です。
リサイクルの価値
クリーンエネルギーで数百マイルを走行できるよう自動車に電力を供給できることは、工学的な偉業であるとともに、脱炭素化における大きな一歩でもあります。しかし、EVの電池ケース内部に使われている素材は、高価であるうえ有限でもあります。コバルト、ニッケル、マンガン、リチウムといった正極に使われる金属は、1キログラムあたり4ドルから35ドルの費用がかかりうるものです。金属を回収しなければ、2030年代までに供給不足に直面しかねません。レアアース金属のリサイクルに対する障壁は、一貫性のない電池回収の慣行から、リサイクル施設での爆発リスクへの懸念、法外な処理コストに至るまで、これまで多岐にわたってきました。しかし現実には、プロセスおよび素材におけるイノベーションの進展により、リチウム系化学物質の改良が進むのと同時に、リサイクルコストは着実に引き下げられつつあります。
電池のリサイクルの価値は、素材コストにとどまりません。多くの国にとって、それは国家安全保障の問題でもあります。中国は90%を支配しており、EV電池素材のサプライチェーンの大部分を握っています。そのため、リサイクル素材や国内のサプライチェーンを強化することは、国全体が変動に耐え抜く助けとなりえます。
電池リサイクルの価値について考える際には、そうしないことによるコストも考慮すべきです。電池を廃棄することは貴重な資源の浪費であり、バージン素材を絶えず加工することによって生じる大きな炭素排出量を拡大させます。さらに、リサイクルしないことには人的・環境的なコストも伴います。例えば、バージン鉱石から有用な金属を製造する過程は、水の使用やエネルギー使用に影響を与え、環境にも悪影響を及ぼしかねません。バージン素材の製造工程全体としては、リサイクル素材を用いる場合よりも高い炭素排出量となります。実際、環境面およびエネルギー面のコストを考慮すると、リサイクルのコストは製造の10分の1の安さです。
地平線上のイノベーション
イノベーションの面では、電池リサイクルにおける3つの主要分野が、大きな経済的可能性とともに、ポジティブな影響をもたらす可能性を示しています。
第一は黒鉛のリサイクルです。これは、段階的な改善の重要分野として浮上してきました。黒鉛のリサイクルにフッ素を加えることで、電池内部の化学反応や劣化を遅らせ、電池性能をさらに高めうることを示す兆しがあります。第二は電解質の回収です。電解質は化学的に不安定で、除去工程も複雑であるため、困難を伴いえます。しかし、研究者たちはこれをより効率的に行う方法を見いだそうとしています。第三はリチウムの抽出です。新たな技術や手法が開発中であり、これによりLiPF6およびリチウム塩をブラックマスから抽出できる可能性があります。
これらのプロセス技術はまだ初期段階にありますが、実現可能であることを企業が証明しつつあります。例えば、Orbiaは最近、Ascend Elementsとの提携を発表しました。使用済み電池から99.9%の純度の黒鉛を得られるプロセス技術を拡大するためです。さらにOrbiaは、米国エネルギー省が支援するプロジェクトとして、国立再生可能エネルギー研究所と、室温での黒鉛リサイクル工程の開発に取り組んでいます。また、アイダホ国立研究所とも、電解質のリサイクルや電極の再利用方法を探るため協力しています。Nth CycleやRedwood Materialsといった先駆的企業も、それぞれ湿式冶金および閉ループ抽出プロセスの代替として、電解抽出技術の探求を進めています。
リチウムイオン電池のリサイクルは、電池材料のニーズに対する持続可能な解決策を提供するために、イノベーションを通じて解決すべき重要な課題です。リサイクルは可能です。今日多くが再利用されている鉛蓄電池の成功を見れば明らかです。リチウムイオン電池リサイクルの工程に投資すべき必要性は明白です。今こそ、満充電の状態で前進すべく、イノベーションを継続するための困難な取り組みを進めなければなりません。
