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녹조 현상 해결하려면 녹조들

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녹조 현상 해결하려면 녹조들을 걸러내거나 물의 유속을 빠르게 해야할 거 같은데 좋은 생각 없어?

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무엇을 할까요호

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https://blog.ucsusa.org/hanjiro-ambrose/a-quick-guide-to-battery-reuse-and-recycling

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元記事： A Quick Guide to Battery Reuse and Recycling by Hanjiro Ambrose on 『 Union of Concerned Scientists 』

リチウムイオン電池再利用システムの重要性

キックボード、バイク、スポーツカー、スクールバス、トラック、電車、飛行機まで、私達は電動化された交通機関の時代に突入しているようです。これは主に、急激に価格が下がり、パフォーマンスが改善しているリチウムイオンバッテリーによるところが大きいでしょう。より質の良いバッテリーのおかげで、小型から重量級まで幅広い車種のテクノロジーが実現可能になっています。使用されるリチウムイオンバッテリーが増えるにつれ、使用済みになるバッテリーの数も増えるのは避けられません。専門家は、2030年までに年間50万台の車両、もしくは 200万トン のバッテリーが役目を終えることになると予測しています。

電気自動車（EV）が自動車市場を占める割合はまだ少ないため、リサイクルの パイロット版 に使われるバッテリーの数は少なく、残りはリサイクル用の技術やインフラが改善されるまで保存されています。歴史的に家電ゴミはごみ廃棄場に送られてきましたが、リチウムイオン電池は貴重なメタル等の原料を使用しており、さらにこの原料は取り出して加工し、またバッテリーを作るのに再利用できます。

リチウムイオンバッテリーのリサイクルには、多くの確立された方法がありますが、同時に解決すべき課題が技術、経済、物流、規制などの分野で存在します。Union of Concerned Scientists の Hitz環境部門メンバーとして、これからのバッテリーの再利用に関する課題と機会について見ていきたいと思います。この記事はバッテリーリサイクルの現状をざっと大局的に見た内容で、バッテリー用原料の循環構造を作り、リチウムイオン電池の持続可能な価値連鎖を構築する部分にフォーカスしたものとなります。

バッテリーの寿命は?

電気自動車が事故であれ寿命であれ走れなくなった際には、バッテリーの処理が必要になります。車両での役目が終わった後、EV用バッテリーの余生は他のEVでの再利用、EV以外への再利用（セカンドライフ）、原料の回収（リサイクル）、廃棄という道に分かれます。バッテリーは途中で再利用されるかに関係なく、最終的にはすべてリサイクルもしくは廃棄されます。不適切なゴミ廃棄に起因する環境への悪影響を減らすことや、原料の回収と未加工の原料からの恩恵を受けるためには、リサイクルの機会やその障壁を理解することが不可欠になります。

現在、ひと握りの大規模な施設が高温冶金法や製錬法でリチウムイオン電池のリサイクルを行っています。これらの施設では高温（～1,500℃）で不純物を燃やし、コバルト、ニッケル、銅を取り出します。リチウムやアルミニウムは通常この過程で失われ、スラグと呼ばれる屑物に取り込まれます。リチウムはある程度、再処理を施されて回収できます。しかし現在の製錬設備は高価でエネルギー消費も非常に大きく、有毒なフッ素排出物を処理する必要もあって、原料回収率は比較的低い水準に止まっています。

米国先進バッテリー協会によると、EVバッテリーはセル容量が定格容量の80％以下になった際に寿命を迎えます。しかしEVバッテリーがいつ引退するかについては、知られていない部分が多くあります。例えば、アメリカでは車は平均12年以上走りますが、大きなリチウムイオンバッテリーパックを積んだ現代のEVは市場に出てから8年以下であり、そのうち 半分以上 が過去2年間に買われたものです。

バッテリーのセカンドライフ

使用済みバッテリーにセカンドライフを与えるのは、バッテリーメーカーと車両メーカーがEVをより買いやすい価格にし、利益を増やす可能性を広げるための魅力的なチャンスです。再利用によりバッテリーの寿命も延びることになり、一カ所に固定されたバッテリーを他の場所に移動（させて再利用）することもでき、バッテリー生産で出る悪影響を全体で減らすことになります。

場合によっては、バッテリーは他の車両ですぐ使うように再生され、多くの自動車システムの需要を延ばします。よって、バッテリーパックが通常より早く寿命を迎えた際には、まだ機能しているモジュールとセルが再度組み合わされて 再生バッテリーパック が作られ、他の車両に利用されます。

現代の車両用バッテリーはサイズが大きくハイ・パフォーマンスなため、車での利用からは引退しても、かなりの容量を提供できます。バッテリーは充電、放電を繰り返すことにより劣化します。劣化とは、車両に送るために溜められるエネルギー量が減るということで、言い換えると、車が一度の充電で前と同じ距離を走れなくなるということです。しかし車両用に比べて求められる容量が少ないものに使用すれば、EVバッテリーはセカンドライフを獲得できます。EVは高い電力を必要とするため、溜めた電気はアクセス不可能になるのですが、低出力で固定された形態を取れば、太陽光パネルからのエネルギーを溜めてオフグリッドもしくはピーク時の需要を減らすという使い方をし、6～10年寿命を延ばすことができます。

新しいバッテリーは経済的にもパフォーマンス的にもコンスタントに改善され、それがバッテリー再利用の妨げとなってきました。新しいバッテリーの価格が、パフォーマンスが良くなるほど下がり、使用目的によっては中古のバッテリーよりも安かったからです。現在のバッテリーパックの構造デザインとプロプライエタリ・ソフトウェアも部品の交換に制限を加え、テストと再利用のコストを上げてしまいます。

循環サイクルの構築

バッテリーが再利用されるかに関わらず、最終的にリサイクルと原料回収は必要になります。 リチウムイオンバッテリーの原料を回収することにより、新しい原料への需要やバッテリーのライフサイクル由縁の（環境への）影響が減り、輸入を減らすことによってエネルギーの安全保障を改善できます。ほとんどのリサイクルに関する研究や関心は、構成物の中で最も価値のある鉱物を含む、バッテリーの正極に集中しています。

一般的にバッテリーのリサイクルには3つのステージがあります。まず第1に下処理ですが、メカニカルシュレッディングをし、プラスチック片と鉄を含まない原料を仕分けるのがメインになります。次に化学溶剤を使ってアルミのコレクタフォイルから正極を分離します。最後に浸出用の水溶液を使う（湿式製錬）か、熱と電解反応を使って（乾式製錬）、正極の原料を分解します。

バッテリーを構成するパーツに素早く分解できるようになれば、下処理がより効率的で経済的になるため、オートメーション化が重要な役割を果たすでしょう。バッテリーの構成パーツを仕分けできれば、さらに純度や価値が高い原料を回収できます。 イギリスの研究者 は、リチウムイオンバッテリーのロボットによる仕分け、分解、貴重資源の回収プロセスを開発中で、これは作業員の電気及び化学傷害のリスクを無くすことに繋がります。

正極原料を回収するための乾式製錬プロセスは、一部の湿式洗練法よりも 大きな悪影響 を環境や気候に与えます。要求されるエネルギー量の多さと、排出ガスの有毒汚染物質を取り除く必要性からです。いずれかの製錬方法で回収された鉱物は、新しい電極の正極化合物に合成される前に、しばしば再度精製される必要が出てきます。

ダイレクト・リサイクル法 では、正極の原料を元の化合物と同じか、似た性質を持つものを使い、化合物は分解されずに使用可能な状態に戻されます。バッテリーの中で最も価値の高い構成物の1つが、合成正極物質になります。ダイレクト・リサイクルでは化合物をそのまま分離し、追加のリチウムと再結合させる（relithiation）方法を模索しています。またこの方法は、大量にエネルギーを必要とする正極化合物の精製と再合成の過程をなくし、バッテリー生産による環境への悪影響を減らすことにも繋がります。

大切な鉱物の回収

リチウムイオン電池は、主に回収して新しいバッテリーに使える稀少鉱物で構成されており、生産コストを低くできます。現在のリチウムイオン電池のほぼ半分は、鉱物のコストになります。バッテリー正極に使われる、最も高価な原料トップ3（コバルト、ニッケル、リチウム）のコストはかなり変動しやすく、 1年で300％も上下 します。それでも過去10年で電気自動車用バッテリーの価格はトータルで90％以上値下がりしました。さらに稀少鉱物のリサイクルと回収は、ごみ処理場行きになる原料の量を減らすことにもなります。

バッテリー正極の遷移金属の作り方により、エネルギー密度、電力密度、サイクル寿命、安全性、コストなど、バッテリーの特性が変わってきます。さらに正極化合物の選択も、リサイクル経済に影響を与えます。回収された原料の価値が、リサイクル過程にかかる高いコストをカバーするのに十分ではないかもしれないからです。正極用合金の中でも、コバルトは最も高価な物質になります。生産コストが下がるのでバッテリー技術界ではコバルトの分量を減らすのがトレンドになっていますが、そのせいでリサイクルへのモチベーションも同時に減らされています。

リサイクルにより、新しい採掘を減らし、原料の枯渇を遅らせ、バッテリーのバリューチェーンに関わる弱い人々への悪影響を減らすことができます。例えば、世界で供給されるコバルトの60％がコンゴ共和国からきていますが、 武力紛争、違法採掘、人権侵害、環境破壊などの問題 が付随して起きています。バッテリーをリサイクルして、コバルト濃度を減らした正極を再構築すれば、外国からのソースへの依存を減らし、サプライチェーンの安全性を高めるのに役立ちます。

リサイクルされたバッテリーから取り出された原料は、将来のバッテリー産業にとって重要で環境的にも好ましいソースとなるでしょう。使う原料の内容とその価値のバランスがとれていれば、最適化された正極のリサイクルが利益を生む潜在性を有しているという研究もあります。恐らくさらに重要なのは、リサイクルは未加工の原料から正極化合物を生産するよりもコスト競争力を持ち、環境を鑑みてもより好ましいという点になります。

持続可能なバッテリーのための政策

安全で公正な廃棄方法を模索するのには明確な理由があります。家電ゴミの地球上の動きからの影響は、教訓をもたらしてくれます。回収、ロジスティクス、データシェアリング、標準化、インフラ投資はすべて、バッテリー生産とリサイクルの持続可能な循環システムの妨げになり得るのです。

EV用バッテリーをリサイクルすることにより資源を循環させることは、より良いバッテリーを作るために不可欠なステップです。 カリフォルニアでは 、州内で売られる電気自動車用バッテリーがすべて必ずリサイクル、もしくは一度寿命を迎えてから再利用されるようにする政策が作られようとしています。ラベリングやデータ用インターフェースの基準、製造者責任の拡大、責任ある調達、コアチャージなどが、上に挙げた主な障壁を軽減するのに役立ちます。

バッテリー原料の二次生産を含む、EV用バッテリーの国内サプライチェーンを築くことは、経済、環境、社会に大きな影響を与えます。バッテリー生産への需要は急速に増えており、 1兆ドル規模に近いリチウムイオン電池及びバッテリー原料市場 においてリサイクルは重要な役割を果たすでしょう。バッテリー製造とリサイクル用の施設を、環境的に正しく持続可能に構築、運営するためのガイドをするためにも政策は重要です。

使用済みEV用バッテリーの運命の不確実性は、将来の自動車電動化のために克服すべき課題とされてきましたが、 すべての懸念が事実に基づいて出てきたわけではありません 。バッテリーは現在ある技術で経済的にリサイクルが可能です。未来のシステムにより、バッテリーのライフサイクルにおける環境汚染や有限なリソースの利用を減らすことができるでしょう。

私は、電気自動車用バッテリーのリサイクル及び再利用の機会とチャレンジについて研究しています。バッテリーが配備されてからその寿命を迎えるまでに、稀少鉱物の需要、電池のセカンドライフ、バッテリーリサイクルのための施設に与える影響をより深く理解し、定量化したいと考えています。研究の一環として、これらのバッテリーに関する問題をさらに深く考察するブログポストをあげていきます。 乞うご期待。

（文・翻訳／杉田 明子）

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電気自動車用リチウムイオン電池のリサイクルに関するクイック・ガイド | EVsmartブログ

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元記事： A Quick Guide to Battery Reuse and Recycling by Hanjiro Ambrose on 『 Union of Concerned Scientists 』 ...

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전기차를 대안으로 이야기하는 이유는 석유와 가스 등 화석연료를 사용하지 않고, 재생가능에너지로 더 깨끗해질 수 있으며, 가장 에너지 효율이 높은 자동차이기 때문입니다. 또한 계속 발표되는 연구들에 의하면 전 생애 과정(LCA)에서의 이산화탄소 배출량이 내연기관차보다 적습니다.

전기차의 이산화탄소 배출량, 내연기관차보다 많다?

매연이 없는 전기차는 주행 중에 이산화탄소를 배출하지 않습니다. 하지만 어느 소비재가 그렇듯 전기차에 들어가는 배터리를 생산하는 과정, 자동차를 제조하는 과정, 또 전기차를 충전하는 전기를 생산하는 과정까지 고려했을 때 필연적으로 이산화탄소가 발생합니다.

이를 전 과정 분석(LCA, Life Cycle Assessment)이라고 합니다. 자동차의 경우 LCA는 동력 원료와 배터리 및 차체의 제조 및 가공 공정, 수송 및 유통, 사용, 재활용, 최종 폐기에 이르기까지 전 생애 과정에서 소요되는 에너지 및 원료 물질, 오염 배출에 대한 데이터를 의미합니다. 조사 기관에 따라 지정하는 자동차 LCA의 범위 및 기준은 다를 수 있습니다. 또한 국가별 발전 에너지원의 차이로 지역별 편차도 존재하기 때문에 결과도 조금씩 차이를 보입니다.

종종 LCA를 인용해 전기차의 이산화탄소 감축 효과를 의심하는 주장들을 볼 수 있습니다. 하지만 2019년 네덜란드에서 발표된 논문 ' The Underestimated Potential of Battery Electric Vehicles to Reduce Emissions'에 따르면 이런 결과가 나온 이유는 배터리 제조 시 발생하는 탄소량의 과대평가, 배터리 수명의 과소평가, 전력원 구성이 탈탄소화 하지 않을 것이라는 가정, 연료 생산에서의 온실가스 배출을 제외하는 비현실적인 에너지 소비량 측정법 적용 때문입니다.

올해 4월, 유럽 교통 전문 NGO인 교통과환경(T&E) 은 유럽연합(EU) 내 전기차는 어떤 전력을 사용해도 내연기관차보다 약 3배 적은 이산화탄소를 발생시킨다고 발표했습니다. 전기차의 평균 이산화탄소 배출량은 90g이지만 디젤차는 이에 2.6배, 휘발유차는 2.8배를 배출합니다.

이산화탄소가 가장 많이 발생하는 경우는 배터리가 유럽과 거리가 먼 중국에서 생산되고 유럽연합 중 석탄 전기 비중이 높은 폴란드에서 그 배터리를 탑재한 전기차가 운행되는 경우입니다. 이때 전기차는 디젤차보다 22%, 휘발유차보다 28% 적은 이산화탄소를 발생시킵니다. 반대로 이산화탄소가 가장 적게 발생하는 경우는 유럽에서 재생가능에너지 비중이 높은 스웨덴에서 생산된 배터리를 탑재하고, 스웨덴에서 운행되는 전기차입니다. 이때 발생하는 이산화탄소의 양은 디젤차보다 80%, 휘발유차보다 81% 적습니다.

이외에도 전기차의 친환경성을 인증한 자료들이 있습니다. 폭스바겐 그룹은 직접 자사 차량의 전 과정 이산화탄소 배출량을 계산해 ' Electric Vehicles with Lowest CO2 Emissions'를 발표했고, 카본브리프(Carbonbrief)의 ' Factcheck: How electric vehicles help to tackle climate change' 역시 전기차의 환경성을 증명합니다. 물론 재생가능에너지 확대의 중요성도 함께 강조합니다.

이처럼 전기차는 이산화탄소 배출량이 많은 최악의 경우에도 운행 중 매연을 내뿜는 내연기관차보다 친환경적입니다. 또한 여러 방법을 통해 친환경성이 더 좋아질 수 있습니다. 배터리와 차체 제조 공정에서 재생가능에너지를 사용하게 되면 가공 공정까지의 배출량이 감소합니다. 또 배터리 수명 연장 및 재사용 재활용 등 기술이 빠르게 발전하면서 배터리 생산 과정의 탄소 발생량도 줄어들고 있습니다. 전기차를 중전하는 연료인 전기도 탈석탄 등 전력 내 탈탄소화가 함께 이뤄져야 가장 환경친화적인 전기차를 탈 수 있는 것이죠.

전기차의 전기는 무엇으로 만드나요?

태양광, 풍력 등 재생가능에너지원은 여러 가지 에너지원 중 환경에 미치는 영향이 가장 적은 에너지원입니다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체(IPCC)는 기후재앙을 막기 위해 2050년까지 인류가 사용하는 전력의 약 70~85%는 재생가능에너지가 차지해야 한다고 권고합니다.

에너지경제연구원의 연구에 따르면 우리나라의 활용 가능한 모든 건물에 자가용 태양광 패널을 설치하면, 정부가 목표로 세우고 있는 2030년 재생가능에너지 발전량(42.3TWh)을 충분히 생산하고도 남습니다. 하지만 이러한 잠재량은 제도적 한계로 인해 실현되지 못 하고 있습니다. 기후위기의 해결을 위해서는 도시형 태양광 패널 확대를 위한 제도 개선과 함께 환경영향평가가 전제된 임야 태양광의 부분적 설치 허용을 통해 빠르게 재생가능에너지로 전환해 나가야 합니다.

참고로 한국에너지기술연구원의 2018년 연구 결과에 따르면 우리나라의 경제·기술·자연·지리·정책적 조건을 모두 고려해 계산한 재생가능에너지 시장 잠재량은 787TWh입니다. 우리나라가 1년 동안 사용하는 전력량이 약 576TWh(2017년 기준)임에 비춰 볼 때, 이는 우리나라의 연간 전력 소비량을 100% 재생가능에너지로 조달할 수 있음을 의미합니다.

그럼 수소차는요?

수소차 운행 중에 배출하는 유해 배출 가스는 없습니다. 하지만 충전에 사용되는 수소의 대부분은 화석연료인 천연가스를 개질해 얻어집니다. 이 과정에서 발생하는 이산화탄소를 계산하면 수소차의 온실가스 배출량은 일반 내연기관차보다는 적고 전기차보다는 많습니다. 재생가능에너지로 발전된 전력으로 충전하는 것이 현실화된 전기차와 달리 아직 수소를 재생가능에너지로 만드는 방법은 시장성이 없습니다.

또한 수소차 차내 연료전지에서는 거의 46%의 에너지 손실이 발생합니다. 운행에 필요 없는 열이 발생해 냉각수로 따로 식혀줘야 하죠. 전기를 충전해서 바로 에너지로 사용하는 전기차와 수소를 충전하여 차내에서 산소와 결합시켜 다시 전기 에너지로 운행되는 수소연료전지차. 과연 어떤 엔진이 미래차로 더 효율적인 선택일까요?

수소차에 대해 더 궁금하시다면 그린피스 블로그 ' 전기차 주행 거리? 수소차 넘어섰죠'를 참고해 주세요.
*우리들의 평범한 일상을 위협하는 기후위기를 막기 위해서는 교통 부문의 온실가스 감축이 중요합니다. 우리 자동차 산업계가 미래차 경쟁력을 갖추기 위해서라도 전면적인 전기차 전환 계획이 필요합니다. 빠르게 재생가능에너지로 충전되는 전기차, 전기 교통 시대를 위해 힘을 모아 주세요.

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전기차를 대안으로 이야기하는 이유는 석유와 가스 등 화석연료를 사용하지 않고

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재생가능에너지로 더 깨끗해질 수 있으며

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가장 에너지 효율이 높은 자동차이기 때문입니다. 또한 계속 발표되는 연구들에 의하면 전 생애 과정(lca)에서의 이산화탄소 배출량이 내연기관차보다 적습니다.
수소연료전지차(fcev)도 전기차와 같이 운행 중에 이산화탄소 및 오염 물질을 배출하지 않습니다. 하지만 한계도 분명합니다.
전기차의 이산화탄소 배출량

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내연기관차보다 많다?
매연이 없는 전기차는 주행 중에 이산화탄소를 배출하지 않습니다. 하지만 어느 소비재가...

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전기차는 정말 친환경차일까?

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사실 자동차를 만들기 위해서는 많은 자원과 에너지가 사용됩니다. 따라서 자동차는 태생적으로 친환경이라는 표현을 앞에 가져다 붙이기 어렵습니다. 하지만 용하는 연료 및 기술별로 환경성에 분명한 차이가 있습니다. 어떤 전기차가 환경을 위해 가장 나은 선택인지 블로그를 통해 더 알아 보세요.

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무야호