Produkcja akumulatorów do pojazdów elektrycznych może zwiększyć zanieczyszczenie SO2, przy czym Chiny i Indie stoją przed odrębnymi wyzwaniami. Czyste łańcuchy dostaw, rygorystyczne normy dotyczące zanieczyszczeń i alternatywne składy chemiczne akumulatorów, takie jak fosforan litowo-żelazowy, są niezbędne do złagodzenia tych skutków przy jednoczesnym postępie dekarbonizacji.
Jak wynika z nowego badania, pojazdy elektryczne są kluczowym elementem globalnego przejścia w stronę zrównoważonej energii Uniwersytet Princeton podkreśla istotne wyzwanie: rafinacja minerałów kluczowych do produkcji akumulatorów pojazdów elektrycznych może prowadzić do powstawania ognisk zanieczyszczeń w pobliżu centrów produkcyjnych.
Badanie skupiło się na Chinach i Indiach i wykazało, że pełne udomowienie ich łańcuchów dostaw do produkcji pojazdów elektrycznych może spowodować wzrost krajowych emisji dwutlenku siarki (SO2) aż o 20% w porównaniu z obecnym poziomem. Większość tych emisji wynikałaby z rafinacji i produkcji niklu i kobaltu, materiałów niezbędnych do produkcji akumulatorów nowoczesnych pojazdów elektrycznych.
„Wiele dyskusji na temat pojazdów elektrycznych skupia się na minimalizacji emisji z sektorów transportu i energetyki” – powiedział autor korespondenta Wei Peng, adiunkt ds. spraw publicznych i międzynarodowych oraz Centrum Energii i Środowiska Andlingera. „Ale pokazujemy tutaj, że wpływ pojazdów elektrycznych nie kończy się na emisji spalin z rury wydechowej ani na elektryczności. Chodzi także o cały łańcuch dostaw.”
Publikując swoje ustalenia w Nauka i technologia o środowiskubadacze argumentowali, że opracowując plany dekarbonizacji, kraje muszą myśleć strategicznie o budowaniu czystych łańcuchów dostaw.
W przypadku produkcji akumulatorów zespół podkreślił znaczenie opracowania i egzekwowania rygorystycznych norm zanieczyszczenia powietrza, aby uniknąć niezamierzonych konsekwencji przejścia na pojazdy elektryczne. Zasugerowali także opracowanie alternatywnych składów chemicznych akumulatorów, aby uniknąć SO opartego na procesie2 emisje powstające podczas produkcji współczesnych akumulatorów.
„Jeśli zagłębisz się wystarczająco głęboko w jakąkolwiek technologię czystej energii, odkryjesz, że wiążą się z nią wyzwania i kompromisy” – powiedziała pierwsza autorka Anjali Sharma, która ukończyła tę pracę jako badaczka ze stopniem doktora w grupie Penga, a obecnie jest adiunktem w Centrum ds. Klimatu Studiów i Centrum Studiów Politycznych Ashanka Desai w Indyjskim Instytucie Technologii w Bombaju. „Istnienie tych kompromisów nie oznacza, że zaprzestaniemy transformacji energetyki, ale oznacza, że musimy działać proaktywnie, aby w jak największym stopniu złagodzić te kompromisy”.
Opowieść o dwóch krajach
Zarówno Chiny, jak i Indie mają dobre powody, aby unikać SO2 emisje: związek jest prekursorem drobnych cząstek stałych, przyczyniających się do wielu problemów sercowo-naczyniowych i oddechowych. Obydwa kraje już cierpią z powodu wysokiego poziomu zanieczyszczenia powietrza. Tylko w 2019 roku ok 1,4 miliona przedwczesnych zgonów w Chinach i okolicach 10,7 miliona przedwczesnych zgonów w Indiach można przypisać narażeniu na drobne cząstki stałe.
Obydwa kraje znajdują się jednak na różnych etapach rozwoju pojazdów elektrycznych. Peng powiedział, że w Chinach krajowy łańcuch dostaw pojazdów elektrycznych to status quo, ale Indie wciąż znajdują się na wczesnym etapie rozwoju łańcucha dostaw. Porównanie pomogło badaczom określić krótkoterminowe priorytety w miarę kontynuowania lub rozpoczynania budowy krajowego łańcucha dostaw pojazdów elektrycznych.
„Chiny muszą pomyśleć o tym, jak uporządkować już istniejący łańcuch dostaw, podczas gdy Indie mają możliwość zbudowania lepszego łańcucha dostaw od podstaw” – powiedziała Peng, która jest także głównym wykładowcą w Centrum Badań nad Polityką w sprawie Energii i Środowiska. „Obie sytuacje niosą ze sobą własne wyzwania i możliwości”.
W Indiach najniżej wiszącym owocem byłoby skupienie się w pierwszej kolejności na usuwaniu zanieczyszczeń pochodzących z sektora energetycznego. Wymagałoby to egzekwowania rygorystycznych SO2 środki kontroli zanieczyszczeń dla elektrowni cieplnych, wykorzystujące dojrzałe technologie, takie jak odsiarczanie gazów spalinowych. W przypadku Chin, które mają już rygorystyczne kontrole emisji w sektorze energetycznym, należy skupić się na łagodzeniu SO2 emisji z procesu produkcji baterii, co zdaniem naukowców jest mniej znane.
Naukowcy podkreślili jednak, że ignorowanie emisji powstających podczas produkcji akumulatorów byłoby poważnym błędem. W scenariuszach, w których Chiny i Indie w pełni zintegrowały swoje łańcuchy dostaw, nadanie priorytetu czystszej sieci w niewielkim lub żadnym stopniu nie przyczyniło się do obniżenia SO2 emisje. Zamiast tego tylko scenariusze skupiające się na oczyszczeniu procesów produkcji akumulatorów pozwoliły uniknąć SO2 gorące punkty zanieczyszczeń.
„Ludzie na ogół zakładają, że przejście na bardziej ekologiczną technologię zawsze przyniesie korzyści obu stronom – przyniesie korzyści dla klimatu i jakości powietrza” – stwierdziła Sharma. „Ale bez uwzględnienia produkcji można obniżyć emisję tlenków węgla i azotu, ale w rezultacie zwiększyć obciążenie zanieczyszczeniem powietrza dla społeczności w pobliżu centrów produkcyjnych”.
Podejścia do dekarbonizacji skupione na człowieku
Chociaż analiza skupiała się na Chinach i Indiach, naukowcy argumentowali, że jeśli nie zajmiemy się problemem, zanieczyszczenie powstające podczas produkcji akumulatorów stanie się coraz większym globalnym wyzwaniem w miarę wzrostu wskaźników upowszechnienia się pojazdów elektrycznych. Nawet gdyby kraje takie jak Chiny i Indie miały zlecić produkcję akumulatorów podmiotom zewnętrznym, Sharma stwierdziła, że bez strategii łagodzenia SO2 emisji, po prostu przenieśliby problem na inny kraj.
„Ważne jest, aby spojrzeć na pojazdy elektryczne z perspektywy globalnego łańcucha dostaw” – stwierdził Sharma. „Nawet gdyby Indie zdecydowały się nie budować krajowego łańcucha dostaw i zamiast tego zdecydowały się importować je z innego miejsca, zanieczyszczenia nie zniknęłyby. Zostałoby to po prostu zlecone innemu krajowi”.
Oprócz zaleceń politycznych dotyczących proaktywnych norm zanieczyszczenia powietrza, które prawdopodobnie miałyby miejsce na poziomie krajowym lub niższym, naukowcy zbadali również, w jaki sposób zmiana składu chemicznego akumulatorów w pojazdach elektrycznych może zapobiec niepożądanemu SO2 emisji na bardziej globalną skalę.
Chociaż większość akumulatorów pojazdów elektrycznych opiera się obecnie na kobalcie i niklu, rozwój alternatywnych chemikaliów wykorzystujących żelazo i fosforan (tzw. akumulatory litowo-żelazowo-fosforanowe) mógłby rozwiązać niektóre problemy związane z wydobyciem i rafinacją kobaltu i niklu. Dzięki unikaniu tych dwóch minerałów scenariusze z dużą penetracją akumulatorów litowo-fosforanowych skutkowały znacznie mniejszą ilością SO22 emisji z produkcji.
W każdym razie Peng stwierdził, że odkrycia służą jako przypomnienie, aby przy opracowywaniu planów dekarbonizacji mieć na uwadze ludzi, ponieważ nawet najbardziej obiecujące technologie mogą mieć niepożądane i niezamierzone konsekwencje.
„Wiemy o wielu ważnych technologiach zmniejszania emisji gazów cieplarnianych” – powiedział Peng. „Ale drugą częścią jest wpływ tych technologii na ludzi. Moje podejście polega na myśleniu o najlepszych sposobach współdziałania technologii i ludzi, ponieważ te strategie przyniosą najlepsze rezultaty dla jak największej liczby ludzi.
Odniesienie: „Wielosektorowe skutki transformacji pojazdów elektrycznych w Chinach i Indiach”, autorzy: Anjali Sharma, Wei Peng, Johannes Urpelainen, Hancheng Dai, Pallav Purohit i Fabian Wagner, 25 października 2024 r., Nauka i technologia o środowisku.
DOI: 10.1021/acs.est.4c02694
Oprócz Penga i Sharmy autorami są Johannes Urpelainen z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa, Hancheng Dai z Uniwersytetu w Pekinie oraz Pallav Purohit i Fabian Wagner z Międzynarodowego Instytutu Analizy Systemów Stosowanych (IIASA). Prace zostały wsparte nagrodą Wellcome Trust Climate Change and Health Award, a także Szkołą Spraw Publicznych i Międzynarodowych Princeton.
