Xe điện chạy bằng pin (BEVs) đóng một vai trò quan trọng trong giao thông trong tương lai. Tuy nhiên, những nhận thức về các tác động môi trường có thể có của việc sản suất, sử dụng và thải bỏ pin lithium ion ( Liion) còn rất hạn chế. Ta khó có thể so sánh được các tác động môi trường của BEVs với xe động cơ đốt trong (ICEVs). Do đó, việc kiểm kê chi tiết vòng đời sản phẩm của Pin Liion và một LCA thô của BEV đã được thực hiện. Nghiên cứu cho thấy các vấn đề môi trường gây ra do giao thông chủ yếu phụ thuộc giai đoạn vận hành của xe bất kể đó là xe động cơ đốt trong ICEV hay xe điện (được khuyến khích sử dụng ở Châu Âu). Theo nghiên cứu cho thấy có khoảng 15% các tác động môi trường của xe điện là do Pin (sử dụng thang đo chỉ thị sinh vật 99). Tác động gây ra bởi việc khai thác nguyên liệu cho các thành phần của Pin Liion chiếm ít hơn 2.3% (chỉ thị sinh vật 99). Các gánh nặng môi trường chính gây ra bởi Pin là nguồn cung cấp đồng và nhôm để làm cực âm và cực dương và các dây cáp trong hệ thống Pin. Nghiên cứu này cung cấp một nền tảng vững chắc để đánh giá chi tiết hơn tác động môi trường của Pin điện.
Trang 1TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA PIN LI-ION & XE ĐIỆN
I. TỔNG QUAN
1. Tóm tắc
Xe điện chạy bằng pin (BEVs) đóng một vai trò quan trọng trong giao thông trong tương lai Tuy nhiên, những nhận thức về các tác động môi trường có thể có của việc sản suất,
sử dụng và thải bỏ pin lithium ion ( Li-ion) còn rất hạn chế Ta khó có thể so sánh được các tác động môi trường của BEVs với xe động cơ đốt trong (ICEVs) Do đó, việc kiểm
kê chi tiết vòng đời sản phẩm của Pin Li-ion và một LCA thô của BEV đã được thực hiện Nghiên cứu cho thấy các vấn đề môi trường gây ra do giao thông chủ yếu phụ thuộc giai đoạn vận hành của xe bất kể đó là xe động cơ đốt trong ICEV hay xe điện (được khuyến khích sử dụng ở Châu Âu) Theo nghiên cứu cho thấy có khoảng 15% các tác động môi trường của xe điện là do Pin (sử dụng thang đo chỉ thị sinh vật 99) Tác động gây ra bởi việc khai thác nguyên liệu cho các thành phần của Pin Li-ion chiếm ít hơn 2.3% (chỉ thị sinh vật 99) Các gánh nặng môi trường chính gây ra bởi Pin là nguồn cung cấp đồng và nhôm để làm cực âm và cực dương và các dây cáp trong hệ thống Pin Nghiên cứu này cung cấp một nền tảng vững chắc để đánh giá chi tiết hơn tác động môi trường của Pin điện
2. Giới thiệu
Giao thông cá nhân hiện đang tạo ra nhiều vấn đề môi trường: sử dụng nguyên liệu hóa thạch, việc phát thải các chất ô nhiễm (NOx), lưu huỳnh (SO2) và bụi Vấn đề ô nhiễm có thể được giảm đi một phần nhờ bộ chuyển đổi xúc tác và các bộ lọc, hoặc có thể ký vọng cao hơn bằng cách thay thế động cơ đốt trong bởi xe chạy điện
Thuật ngữ “xe điện” được sử dụng rộng rãi, bao gồm nhiều loại và hiện đang được đề xuất thử nghiệm với dòng xe ôtô chở khách và dòng xe lai (dòng xe range extender) Hầu hết các nhà sản suất xe hơi lớn đều công bố rằng xe pin điện sẽ sớm thành một dòng sản phẩm của họ
Trong quá khứ, pin năng lượng dùng trên tàu thường có thành phần chính là axit chì, nickel-metal hydride (NiMH), hoặc natri-niken-clorua (ZEBRA) Dòng xe điện mới thường sử dụng là pin lithium (Li-ion) Do những đặc tính thuận lợi của lithium: là nguyên liệu nhẹ nhất trong các kim loại, có khả năng cung cấp điện lớn, lượng điện và mật độ điện điện cao Ngoài ra, nhiều thành tựu đã đạt được trong ngành công nghiệp Thông tin và Truyền thông (ICT) đã tạo ra sản phẩm an toàn, bền và giá cả phải chăng Pin Li-ion yêu cầu bảo dưỡng ít, lợi thế hơn hầu hết các loại pin hóa học khác - không thể bảo dưỡng Không có bộ nhớ hiệu dụng, ít tự xả, không có chu trình là cần thiết để kéo dài tuổi thọ của pin Pin Li-ion đang được phát triển mạnh và cải tiến: ví dụ: Coban thường được sử dụng nhưng đắt tiền, Co đang dần được thay thế bằng cách sử dụng
Trang 2phosphate sắt hoặc mangan Phát triển khác là sự gia tăng nồng độ của vật liệu hoạt động,
ví dụ, sử dụng lưỡng điện cực
Pin Li-ion thương mại đang được sử dụng với nhiều loại vật liệu cực âm khác nhau, một trong số đó là lithium mangan oxit (LiMn2O4) Tinh thể LiMn2O4 phù hợp cho BEVs trong nhiều khía cạnh, chẳng hạn như chi phí thấp, quá trình sản xuất khá dễ dàng (3) và cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng là an toàn nhiệt (6) Ngoài ra, mangan dồi dào trong tự nhiên (7) và cũng được thiết lập trong ngành công nghiệp pin (8)
Vấn đề còn lại là liệu việc tăng cường sử dụng pin có đem lại những lợi ích, hiệu quả tiềm năng của BEVs có thực sự cao hơn so với ICEVs Nghiên cứu được trình bày trong bài báo này nhằm mục đích thiết lập một nền tảng vững chắc để trả lời câu hỏi trên dựa trên quan điểm đánh giá về môi trường
Trang 33. Lịch sử BEV
• 1832-1839: Robert Anderson – nhà phát minh người Scotland, phát minh ra xe điện thô đầu tiên chạy Pin không thể sạc
• 1881: Gaston Plante – nhà vật lý người pháp, phát minh ra pin lưu trữ axit chì có thể sạc lại sau này được dùng trong xe điện
• 1901: Thomas Edison chế tạo ra Pin Nickel – metal cải thiện khả năng trữ điện, nhưng do chi phí đắt nên ko đc áp dụng nhiều
• 1967: Pin Lithium được phát minh
• 1990s: xe điện bắt đầu được quan tâm và phát triển mạnh trở lại
II. PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỊNH NGHĨA
a. LCA
Phương pháp LCA là một phương pháp được thiết lập và phát triển chủ yếu để kiểm toán
và đánh giá tác động môi trường tiềm tàng của sản phẩm từ quy trình sản xuất đến quá tình sử dụng và thải bỏ sản phẩm đó LCA nhằm định lượng, đánh giá năng lượng, các dòng vật chất sử dụng trong tất cả các giai đoạn trong vòng đời của sản phẩm và các chất thải có liên quan LCA dựa trên quan điểm được gọi là các đơn vị chức năng Điều này đặc biệt quan trọng khi sản phẩm cạnh tranh được phân tích đánh giá so sánh
Nghiên cứu này phân tích việc sử dụng pin lithium-ion trong xe điện như một lựa chọn khả thi về môi trường và đánh giá xem liệu những gánh nặng môi trường liên quan đến pin có khả năng được bù đắp bởi những lợi ích liên quan đến các hệ thống truyền động điện Muốn như vậy cần thiết phải có một mẫu xe điện bao gồm các quá trình sản xuất của chiếc xe, sử dụng và thải bỏ đồng thời tập trung và các pin Li-ion trên mạng lưới đường của Châu Âu Dòng xe tham chiếu cũng được sử dụng tương ứng số km Nghiên cứu này bao gồm hệ thống vòng đời không được giới hạn trước Vật liệu và quy trình chỉ được bỏ qua khi những tác động môi trường được xem là không đáng kể dựa trên tổng khối lượng, nhu cầu năng lượng và gánh nặng môi trường dự kiến trên một đơn vị khối lượng, đơn vị năng lượng, Dữ liệu LCI để sản xuất pin cho việc sản suất một chiếc xe điện được biên soạn đặc biệt cho nghiên cứu này (Hình 1) Trong khi LCI là dữ liệu cho các vật liệu và các quá trình trong hệ thống nền được lấy từ cơ sở dữ liệu ecoinvent(ecoinvent là cơ sở dữ liệu LCA nổi tiếng nhất được sử dụng bởi khoảng 4.500 người sử dụng tại hơn 40 quốc gia, trên toàn thế giới Cơ sở dữ liệu chứa quốc tế Cơ sở
dữ liệu có chứa sự sống dữ liệu quốc tế công nghiệp chu kỳ kiểm kê trên cung cấp năng lượng, khai thác tài nguyên, nguyên liệu, hóa chất, kim loại, nông nghiệp, dịch vụ quản lý chất thải và các dịch vụ giao thông vận tải có thể được nhập khẩu dễ dàng trong mở LCA.) phiên bản 2.01
Trang 4Hình 1: Cấu trúc mô hình của xe điện.(tổng năng lượng cc cho QT SX pin=4.756MJ) Nghiên cứu này xem xét tất cả các quá trình có liên quan để cung cấp cho việc thực hiện quãng đường 1 km của xe điện nhưng tập trung vào các vật liệu và các thành phần trong các hộp màu xám(phương pháp nhận dạng hộp, được sử dụng để mô hình hóa các quá trình công nghiệp).
b. Pin
Trang 5Chúng tôi chọn để mô hình một pin LiMn2O4 vì nó có vẻ hợp lý để giả định rằng mangan trong tương lai gần có thể được dùng để thay thế hoàn toàn cho niken và coban thường được dùng trong nhiều loại pin hiện nay, vì giá cả thấp hơn nhiều và mangan dễ kiếm hơn Tính toán được thực hiện trên các loại vật liệu cực âm khác nhau có chứa niken, coban hoặc sắt phosphate để kiểm tra độ nhạy của kết quả Thông tin chi tiết về sản xuất pin và của các thành phần được đưa ra trong đoạn dưới đây Mô tả Đơn vị quy trình (Description of Unit Processes)
c. Xe điện
Xe được chọn nghiên cứu là Volkswagen Golf, có tầm hoạt động khoảng 200 km mỗi lần sạc (trọng lượng pin: 300 kg, dung lượng pin: 0.114 kWh/kg pin) và đã hoạt động được
150 000 km Những giả thiết này đã được thử nghiệm phân tích cho tới 240 000 km Trong trường hợp này BEVs sẽ đòi hỏi một sự thay thế pin Năng lượng tiêu thụ hoạt động của xe điện được ước tính dựa trên các phương tiện hiện có và mang tính lý thuyết (xem chi tiết ở thông tin hỗ trợ); 14,1 kWh điện năng lượng là cần thiết cho mỗi 100 km
để đẩy một chiếc xe Volkswagen Golf với hiệu suất tổng thể của 80% (kể cả hao phí và tăng hồi phục) trong một chu kỳ lái xe tiêu chuẩn (Chu kỳ lái xe mới của Châu Âu, NEDC) Sưởi ấm, làm mát, và thiết bị điện tử tiêu thụ 2,9 kWh/100 km (xem chi tiết Thông tin hỗ trợ) Các BEV vì vậy yêu cầu tổng cộng 17 kWh/100 km Gánh nặng môi trường của việc tiêu thụ điện được kiểm tra bằng các năng lượng khác với sai số ± 20%
Sự pha trộn sản lượng điện trung bình (UCTE) ở châu Âu (11) đã được lựa chọn cho các hoạt động của BEVs trong cam kết với các tiêu chí được sử dụng trong phần còn lại của nghiên cứu và trong cơ sở dữ liệu ecoinvent Gánh nặng môi trường cho hoạt động của BEV phụ thuộc chủ yếu vào sự lựa chọn của nguồn sản xuất điện Điều này đã được thử nghiệm bằng cách thay thế UCTE trộn điện từ than đá và thủy điện Điều quan trọng là cả
xe lẫn Pin điều không được dùng để đại diện cho các sản phẩm cụ thể mà là sự hợp lý về mặt kỹ thuật tùy chọn
d. Xe tham chiếu
Loại xe xử dụng xăng hiệu quả mới (Euro 5) được chọn để so sánh Xe động cơ đốt trong này tiêu thụ 5.2L nguyên liệu cho 100 km theo tiêu chuẩn đường châu Âu Dẫn đến mức phát thải 0.12 kg CO2 cho 1 km Các xe được lựa chọn là đại diện cho các phương tiện được sử dụng ở Châu Âu, không phải là các xe mới được bán ở Châu Âu trong năm 2009: 51,4% bao gồm xe nhiên liệu diesel với một nhiên liệu trung bình tiêu thụ 5,7 L/100 km diesel hoặc 6.6 L/100 km xăng (tính từ báo cáo phát thải CO2) Tuy nhiên, các ICEVs đã được lựa chọn để đại diện cho trình độ công nghệ tương tự cho các BEVs
e. Phân bổ và giới hạn
Lựa chọn đầu vào, đầu ra cho các sản phẩm khác nhau là một vấn đề quan trọng trong nghiên cứu LCA vì sự lựa chọn của nguyên tắc lựa chọn có thể định trước kết quả của LCA Vì vậy, nó rất quan trọng và quy trình lựa chọn là phù hợp với các mục tiêu của nghiên cứu này (15) Nghiên cứu này nhằm mục đích xác định tiềm năng góp phần của
Trang 6pin vào tổng thể gánh nặng môi trường do phương tiện giao thông gây ra Lựa chọn trong
hệ thống đầu vào là lựa chọn theo cách như dẫn đến mức cao nhất các vấn đề môi trường cho pin Do đó, tất cả các chi phí cho việc khai thác muối lithium đã được phân bổ cho các muối lithium, mặc dù nước muối mặn mang lại khác sản phẩm tốt hơn
Phù hợp với nguyên tắc này, các sản phẩm cuối cùng của vòng đời (EOL) mà đang được tái chế không được lựa chọn bất kỳ chi phí từ sản xuất của chúng Do đó, tất cả những gánh nặng từ vật liệu sản xuất được lựa chọn cho vòng đời đầu tiên của một sản phẩm thậm chí dù sản phẩm có thể được tái sử dụng (ví dụ, sau 5 năm, một chiếc xe pin có thể được sử dụng trong ứng dụng văn phòng)
f. Đánh giá tác động môi trường
Các vấn đề môi trường được thể hiện như tiềm năng nóng lên troàn cầu (GWP) áp dụng trong khung thời gian 100 năm, yêu cầu tích lũy năng lượng (CED) để tái tao lại nguyên liệu (nguyên liệu hóa thạch và hạt nhân) được trình bày và chỉ thị sinh vật 99 được sử dụng góc nhìn thứ bậc và tỉ trọng trung bình (EI99 H/A) Cạn kiệt tài nguyên được xem như là mất khả năng tái tạo (ADP), một trong những tác động trong phương pháp CML Tất cả các tác động được sử dụng dựa trên cơ sở dữ liệu ecoinvent phiên bản 2.01 Hai chỉ số đầu tiên đã được lựa chọn để được chấp nhận rộng rãi cho nghiên cứu phù hợp trong việc đưa ra quyết định Các EI99 H/A được lựa chọn kể từ khi các chỉ số khác gần như chỉ hướng đến năng lượng và loại từ ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người và
hệ sinh thái, cũng như suy giảm tài nguyên thiên (ADP) được đánh giá bao gồm việc sử dụng các nguồn nguyên liệu đặc biệt là kim loại Ngoài kết quả đánh giá tác động, chúng tôi còn xét mặt tích lỹ bụi (PM10), SO2, và NOx kể từ khi các chỉ số này được sử dụng rộng rãi trong các hội thảo về vấn đề giao thông
g. Mô tả các quy trình đơn vị
Hình 1 mô tả các bước sản xuất pin Li-ion, từ việc khai thác lithium và sản xuất các điện cực đến việc đóng thành pin, các thành phần của chiếc xe điện và sự chuyển động của nó Các đường nét đứt thể hiện cho các đơn vị chức năng được chọn để nghiên cứu Tất cả các bước đều có năng lượng nhiệt và điện cần thiết tương ứng để sản xuất 1 kg pin Li-ion Việc tính toán thực hiện trên pin Kokam và catot được làm từ LiMn2O4 Bảng chi tiết input-output cho tất cả các ô xám và các giả thiết về khoảng cách vận chuyển, cơ sở
hạ tầng và sự trộn lẫn nguồn điện được cung cấp trong Thông tin Hỗ trợ
Quá trình sản xuất muối lithium đậm đặc bao gồm việc cô đặc lithium có trong nước biển bằng năng lượng mặt trời ở sa mạc Atamaca Cần có nhiên liệu diesel để bơm nước muối
từ nguồn đến sa mạc Tiếp theo, Muối lithium đậm đặc được xử lí tiếp bằng các chất phụ gia nhằm loại bỏ Bo, sau đó thanh lọc hỗn hợp Cuối cùng, thêm soda (Na2CO3) để tạo được kết tủa của lithium cacbonat (Li2CO3).Lọc kết tủa, rửa sạch và phơi khô ta sẽ được
độ tinh khiết hơn 99%
Trang 7Mn2O3 được sản xuất từ magan cacbonat thông qua hai bước nung: nung ở nhiệt độ thấp trong nito (N) sau đó nung ở nhiệt độ cao trong oxi Kết quả là LiMn2O4 được tạo ra từ Mn2O3 và Li2CO3 Trong quá trình nung, không khí trong lò chuyển từ điều kiện trơ (N2) sang oxi hóa (O2) Bột oxit sau đó được tách nước bằng biện pháp sấy phun
Nguyên liệu chính cho dung dịch điện phân là một dung môi hữu cơ, thường là hỗn hợp của etylen cacbonat và các muối điện phân (thường là LiPF6) Để sản xuất LiPF6, đầu tiên ta sản xuất LiF bằng phản ứng của Li2CO3 và HF ở nhiệt độ phòng Lọc dung dịch thu được, sau đó chuẩn độ bằng NH3 (pH 7.5), rửa sạch với nước và sấy khô Tiếp theo, kết hợp photpho pentaclorua (PCL5) và LiF trong một lò hấp và hạ nhiệt độ xuống -78C Cuối cùng, thêm HF vào để hoàn tất quá trình trao đổi Cl-F Phản ứng được xảy ra trong môi trường khí trơ (N2)
Sản xuất catot và anot yêu cầu trộn lẫn một vài thành phần (chất kết dính và dung môi, than đen, LiMn2O4, và graphit(than chì) tương ứng), sau đó được bọc bằng các kim loại (tương ứng là Al và Cu) Các chất kết dính được trộn với nước và sử dụng mà không cần đến các dung môi hữu cơ Để sản xuất lớp phân cách, sử dụng một tấm phim nhựa xốp được phủ bởi hỗn hợp của copolymer, dibutyl phthalate và silicat hòa tan trong axeton Trong quá trình sản xuất anot, catot và lớp phân cách, nhiệt năng được sử dụng để làm nóng hỗn hợp lên 130o C, làm bay hơi dung môi và hút ẩm các điện cực (hàm lượng nước
< 20ppm)
Catot, lớp phân cách, anot được sắp xếp, cắt, cuộn lại và đóng thành một viên pin đơn bởi một lớp bọc nhựa Trong môi trường khí trơ, dung dịch điện môi được thêm vào khối trên.Cuối cùng, lắp ráp pin, bộ quản lý và các dây cáp vào một hộp thép
Chiếc xe điện sử dụng cho nghiên cứu được lấy từ một chiết xe Golf hiện có Các thành phần khác (khung, phụ tùng xe, bánh xe, thiết bị an toàn ) vẫn không thay đổi, nhưng hệ thống truyền động đã được thay thế bằng hệ thống điện (bao gồm bộ điều khiển, động cơ điện và bộ truyền dẫn) và bộ pin Li-ion Việc sử dụng xe sẽ được xem xét trên cả phương diện điện năng tiêu thụ và tất cả các cơ sở hạ tầng cần thiết (xe, đường bộ, mạng lưới điện) bao gồm cả xử lý EOL (end of life) Các dữ liệu của xe khách dùng xăng sử dụng công nghệ tiết kiệm nhiên liệu được lấy từ cơ sở dữ liệu Ecoinvent
Trang 8h. Khí thải và tác động
Pin Li-ion chỉ góp một phần nhỏ trong tác động đến môi trường của xe điện và ko phụ thuộc vào phương pháp nghiên cứu Dịch vụ vận tải sử dụng ICEV tác động môi trường cao hơn BEV (ADP cao hơn 37,47% tương ứng 261 kg antimon, GWP cao hơn 55,3% tương đương với 37700 kg CO2, CED cao hơn 23,5% tương ứng 583000 MJ, EI99 H/A cao hơn 61.6% tương ứng 2530 điểm) Tác động môi trường của xe điện do pin chỉ chiếm 7% (đối với CED) và 15% (EI99) Phân tích với EI99 H/A cho thấy mức độ tác động của
xe điện do pin cao gấp đôi so với việc phân tích bằng các phương pháp khác, và chủ yếu
là do các chi phí của quá trình vận hành
Không có sự khác biệt lớn giữa ICEV và BEV về tác động môi trường do sử dụng đường
bộ (cơ sở hạ tầng, bảo trì ) và các thiết bị của xe Sự khác biệt nhỏ chủ yếu về hệ thống truyền lực, bảo trì và thanh lý xe Sự khác biệt này chủ yếu được phản ánh trong quá trình vận hành, khi mà tác động của pin tăng lên Quá trình vận hành chi phối đến kết quả LCA của cả BEV và ICEV, trong đó ICEV bị tác động nhiều hơn PM10, NOx và SO2 do xe điện tạo ra (PM10 100%, 16.2 kg; NOx 100%, 49.5 kg; SO2 100%, 83.7 kg) cao hơn so với ICEV (PM10 79.0%, 12.8 kg; NO x 87.9%, 43.5 kg; SO2 74.7%, 62.5 kg) Các khí thải này chủ yếu xuất phát từ quá trình hoạt động độc lập của các loại xe Sản xuất pin,
Trang 9thiết bị và hệ thống truyền động cũng tạo ra một lượng đáng kể các loại khí thải này Sản xuất pin Lithium chủ yếu là quá trình sản xuất catot, anot và gói pin Pin đơn, lớp phân cách, muối lithium và chất điện môi chỉ đóng vai trò nhỏ Ngoài các pin đơn, một khối pin Liion còn bao gồm hộp thép, dây nối và bảng in dây Các thành phần này chiểm tỷ lệ tương đối cao (hơn 20% tác động) trong tất cả các phương pháp đánh giá tác động
Với EI99 H/A quá trình sản xuất anot tác động lớn nhất, trong khi đó với CED, GWP, ADP thì là sản xuất catot Việc sử dụng đồng ở anot chiếm hơn 43% tác động môi trường của pin Li-ion (theo EI99 h/A) Ngoài ra đồng còn được sử dụng trong các thiết bị khác (như dây cáp ) Than chì và các thành phần khác chỉ chiếm phần nhỏ Kết quả đánh giá anot này lại khác khi được đánh giá với ADP, CED hoặc GWP Theo đó, anot chỉ chiếm một lượng nhỏ trong tổng tác động của pin Và trong anot, than chì lại tác động môi trường nhiều hơn là đồng Tác động của Catot tới GWP, CED và ADP cao hơn anot Trong đó bộ thu bằng nhôm chiếm phần lớn trong tất cả các phương pháp đánh giá tác động Các thành phần khác (chất kết dích, than đen, năng lượng ) tác động môi trường rất nhỏ trong quá trình sản xuất catot Tác động môi trường được gây ra mới hai thành phần chứa lithium là LiMn2O4 và LiPF6 là 10% (EI99) và 20% (GWP), trong đó LiMn2O4 (EI99 H/A 5,6%; GWP 13,8%) cao hơn so với LiPF6 (EI99 3,79% và GWP 6,47%) Bên cạnh các lá đồng và nhôm, các vật liệu than chì và LiMn2O4 thì bảng in dây, nhiệt quá trình và nito đều đóng góp vào tác động môi trường của pin Li-ion
Theo EI99 H/A, sản xuất pin Li-ion chủ yếu tác động đến sức khỏe con người (44%) và chất lượng tài nguyên (39%), trong khi hệ sinh thái ít bị ảnh hưởng hơn (17%) Lượng khí thải vô cơ ảnh hưởng đến hô hấp như PM10, SO2, NOx gây ra tác động lớn nhất,
Trang 10tiếp theo đó là việc sử dụng các nhiên liệu hóa thạch và khoáng sản Thử nghiệm về độ nhạy tác động môi trường theo EI99 H/a của LiMn2O4 với Li(MnNiCo) O2 tăng 12,8%, trong khi đó sử dụng LiFeO4 giảm 1,9% Kết quả tính toán độ nhạy cho một vòng đời xe, tương ứng 240 000 km (BEV cần 2 pin Li-ion) cho thấy sự giảm xuống của tổng tác động môi trường cho mỗi km theo EI99 H/A là 7,5% (BEV) và 7,1% (ICEV)
Tác động (EI99 H/A) của BEV tăng 13,4% khi sử dụng điện từ than đá (UCTE), trong khi đó giảm 40,2% khi sử dụng thủy điện Do đó sử dụng nguồn điện từ thủy điện làm giảm đáng kể tổng tác động môi trường của BEV (lên tới 9,6%)
4 Thảo luận
Kết quả chính của nghiên cứu này cho thấy tác động của một pin Li-ion sử dụng trong BEVs (xe điện chạy bằng Pin) cho dịch vụ vận tải là tương đối nhỏ Tuy nhiên, giai đoạn hoạt động vẫn là gánh nặng môi trường chủ yếu trong dịch vụ vận tải (khi điện cho BEV được sản xuất bởi thủy điện) Phát hiện này thì khá phù hợp với các nghiên cứu trước đó cho thấy tác động của quá trình hoạt động của phương tiện chiếm ưu thế trong tác động
MT gây ra từ dịch vụ vận tải Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng: cơ sở hạ tầng, bảo trì và dịch
vụ khác cũng góp 1 phần vào tác động môi trường của dịch vụ giao thông Chúng tôi nhận thấy những tác động tương tự về gánh nặng môi trường của các loại hình vận chuyển khác như xe sử dụng động cơ đốt trong (Hình 2) Một giải thích khác cho các tác động nhỏ của pin trên việc đánh giá tổng thể tác động của dịch vụ vận tải là phần % các tác động MT do thành phần lithium gây ra cho các gánh nặng môi trường so với tổng tác động của pin Li-ion là tương đối nhỏ Điều này có thể được giải thích trước hết là thực tế chỉ có 0.007 kg lithium/1kg pin Li-ion Thành phần lithium của pin bao gồm vật liệu hoạt động (LiMn2O4) và lithium trong chất điện phân Ngoài ra, quá trình sử dụng để trích xuất lithium từ nước mặn thì rất đơn giản và có mức nhu cầu năng lượng thấp Mặc dù lithium có nồng độ trung bình thấp hơn 0,01% khối lượng vỏ trái đất và có thể coi là một kim loại hiếm nhưng đánh giá về khía cạnh ADP (khả năng cạn kiệt tài nguyên không tái sinh) cho thấy các thành phần lithium có tác động không lớn Li2CO3 đóng vai trò cực âm của pin, nguồn nguyên liệu và muối lithium có tác động chỉ 1,9% So với các thành phần khác Ví dụ, Mn2O3 (4,4%), đồng (5,3%) hoặc nhôm (15,1%), sự cạn kiệt tài nguyên không tái sinh lithium dường như không đáng kể Tuy nhiên, những kết quả này chỉ có giá trị chỉ khi Li2CO3 là được sản xuất từ nguồn nước mặn Nếu các thành phần lithium
dựa trên Spodumene (khoáng silicat nhôm-liti), các quá trình trích xuất lithium từ
khoáng vật này sẽ đòi hỏi một lượng lớn năng lượng.Đóng góp chính cho gánh nặng môi trường trong quá trình sản xuất pin (không phụ thuộc vào tác động của phương pháp đánh giá được sử dụng) là nguồn cung cấp kim loại (hình 3) vàquá trình năng lượng Kim loại
có mặt trên tất cả quá trình sản xuất: cực dương (điện cực đồng), cực âm (điện cực nhôm)
và pin Pin cần có cáp (đồng), thép hộp của pin và hệ thống quản lý pin, trong đó có các