Những yếu tố nào góp phần tạo nên dấu chân carbon của pin?

Dấu chân carbon của pin là gì?

Dấu chân carbon là cách nói thể hiện tổng lượng phát thải khí nhà kính, chủ yếu là carbon dioxide (CO₂) từ cá nhân, tổ chức, sự kiện, sản phẩm, dịch vụ, hoặc quốc gia, gây ra trực tiếp và gián tiếp tác động đến môi trường. “Kích thước” của dấu chân carbon biểu thị bằng lượng carbon dioxide tương đương (CO_2e). Khối lượng khí thải carbon thường được tính bằng tấn (1.000kg).

Pin lithium-ion (li-ion) là loại pin có thể sạc lại, sử dụng nhiều lần. Đây là loại pin đang sử dụng phổ biến nhất trong các thiết bị điện tử và xe điện. Quá trình sản xuất của chúng, thường gồm hai giai đoạn chính: sản xuất nguyên liệu thô (bao gồm khai thác và chế biến) và quá trình lắp ráp (bao gồm sản xuất linh kiện).

Dấu chân carbon tổng thể của pin li-ion rất phức tạp vì nó liên quan đến nhiều vật liệu được khai thác và chế biến, như lithium, niken, mangan, coban, than chì. Nó cũng liên quan đến các quy trình lắp ráp, phụ thuộc nhiều vào các phương pháp, nhà sản xuất và năng lượng sử dụng (chẳng hạn như nhiên liệu hóa thạch hay năng lượng tái tạo).

Quá trình tạo ra dấu chân carbon của pin

Quá trình sản xuất pin, đặc biệt là pin lithium-ion, bao gồm nhiều giai đoạn tạo ra khí thải nhà kính. Dưới đây là cách mỗi giai đoạn đóng góp vào sự phát thải này:

● Khai thác, chế biến nguyên liệu thô: Các vật liệu quan trọng của pin như lithium, coban, mangan, niken, than chì, đòi hỏi quá trình khai thác phức tạp, tốn nhiều năng lượng và tạo ra lượng khí thải CO₂ cao. Khai thác 1 tấn lithium có thể thải ra khoảng 15 tấn CO₂. Các hoạt động khai thác thường sử dụng máy móc hạng nặng, chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, càng làm tăng thêm lượng khí thải.

Ngoài lượng khí thải carbon, các nguồn tài nguyên này trữ lượng có hạn và khan hiếm. Việc khai thác chúng cần phải được kiểm soát, và mỗi gram khoáng sản quý hiếm nên được tái sử dụng hoặc tái chế sau khi hết hạn sử dụng.

● Xử lý vật liệu: Sau khi khai thác, vật liệu phải được tinh chế và xử lý, cần tiêu tốn nhiều năng lượng. Riêng giai đoạn này đã chiếm một phần lớn lượng khí thải carbon của pin, đặc biệt ở những khu vực mà lưới điện vẫn chủ yếu sản xuất bởi than đá hoặc khí đốt tự nhiên. Niken và than chì là hai nguồn tài nguyên phát thải khí nhà kính chính trong quá trình sản xuất.

● Quy trình sản xuất: Sản xuất pin gồm nhiều công đoạn như chế tạo điện cực, chất điện phân, lắp ráp pin vào vỏ bọc, sạc thử nghiệm, đóng gói pin. Một trong những bước tốn nhiều điện năng nhất là sấy khô điện cực, chiếm gần 50% tổng điện năng tiêu thụ trong quá trình lắp ráp. Nếu phần lớn nguồn năng lượng dùng ở quy trình sản xuất chủ yếu dựa vào than đá, đây là nguồn năng lượng phát thải carbon cao.

● Vận tải toàn cầu và chuỗi cung ứng: Nguyên vật liệu thường được sản xuất tại một địa điểm, sau đó vận chuyển nhiều nơi trên toàn cầu để lắp ráp cuối cùng, điều này làm tăng lượng khí thải do sử dụng nhiên liệu và vận chuyển đường dài.

● Vòng đời và xử lý pin: Sau khi hết thời hạn sử dụng, pin cần được tái chế đúng cách. Nếu không được tái chế, chúng sẽ gây ra chất thải và ô nhiễm. Tái chế có thể giảm lượng khí thải nhưng lại tiêu tốn năng lượng, điều này ảnh hưởng đến dấu chân carbon tổng thể của pin.

Các chiến lược để giảm lượng khí thải carbon trong sản xuất pin

Giảm lượng khí thải carbon trong sản xuất pin là yếu tố then chốt cho quá trình chuyển đổi năng lượng bền vững. Dưới đây là một số phương pháp hiệu quả:

● Khai thác bền vững: Nghiên cứu cho thấy, phần lớn dấu chân carbon của pin li-ion, khoảng 80%, là do sản xuất vật liệu chứ không phải do lắp ráp hoặc sử dụng. Do đó, các phương pháp khai thác bền vững giúp giảm lượng khí thải liên quan đến khai thác nguyên liệu thô. Tái chế pin đã qua sử dụng giúp giảm nhu cầu khai thác mới, cũng giúp giảm lượng khí thải liên quan đến quá trình khai thác.

● Sử dụng năng lượng tái tạo trong sản xuất: Nhiều nhà sản xuất đang chuyển đổi cơ sở sản xuất pin của họ sang các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời, điện gió và thủy điện. Điều này có thể giảm lượng khí thải trong sản xuất lên đến 50%, vì các cơ sở sử dụng năng lượng tái tạo thải ra lượng CO₂ ít hơn nhiều.

● Khuyến khích sản xuất nội địa: Sản xuất pin gần hơn với các điểm lắp ráp hoặc phân phối cuối cùng sẽ giảm lượng khí thải từ vận chuyển. Tương tự, có thể giảm thiểu lượng khí thải trong chuỗi cung ứng toàn cầu bằng cách sản xuất tại địa phương, giúp giảm đáng kể lượng khí thải carbon.

● Áp dụng công nghệ tái chế tiên tiến: Các phương pháp tái chế tiên tiến giúp tăng tỉ lệ thu hồi lithium, coban và niken, giảm nhu cầu khai thác nguyên liệu thô. Hệ thống tái chế khép kín cho phép pin được xử lý trở lại thành vật liệu pin mới, tạo ra chuỗi cung ứng bền vững hơn.

● Cải tiến công nghệ để giảm tác động môi trường: Các công nghệ pin mới nổi, chẳng hạn như pin thể rắn và pin natri-ion, giúp giảm phụ thuộc vào các kim loại phát thải cao và thân thiện hơn với môi trường. Các vật liệu thay thế này có thể mang lại hiệu suất tương tự nhưng tác động môi trường nhỏ hơn.

Sản xuất pin bền vững là yếu tố then chốt hướng tới một tương lai ít phát thải carbon. Điều quan trọng cần lưu ý là tác động môi trường của sản xuất pin không chỉ giới hạn ở phát thải khí nhà kính, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến đa dạng sinh học, ô nhiễm đất, tiêu thụ nước. Việc kéo dài tuổi thọ của chúng bằng cách thúc đẩy các hoạt động kinh tế tuần hoàn như sửa chữa, tái chế, tái sử dụng là rất cần thiết.