Baterai Tesla Model S adalah prestasi rekayasa yang rumit. Ribuan sel silinder mengubah lithium dan elektron menjadi energi yang cukup untuk menajalankan mobil sejauh ratusan kilometer. Lagi dan lagi, tanpa emisi knalpot.
Tetapi ketika baterai mencapai akhir masa pakainya, manfaat hijaunya memudar. Jika berakhir di tempat pembuangan sampah, sel-selnya dapat melepaskan racun serius termasuk termasuk logam berat. Dan mendaur ulang baterai bisa menjadi masalah yang tak kalah berbahaya.
Memotong terlalu dalam sel Tesla, atau di tempat yang salah, dapat menyebabkan hubungan arus pendek, membakar, dan melepaskan asap beracun.
Itu hanyalah salah satu dari banyak masalah yang dihadapi industri mobil listrik. Para peneliti terus mencari cara bagaimana mendaur ulang jutaan baterai kendaraan listrik (EV) yang diproduksi selama beberapa dekade mendatang. Baterai EV saat ini, "Benar-benar tidak dirancang untuk didaur ulang," kata Thompson, seorang peneliti di Faraday Institution, sebuah pusat penelitian yang berfokus pada masalah baterai di Inggris.
Tarik ulur daur ulang di Eropa tapi tidak di Cina. Itu bukan masalah besar jika EV masih sedikit jumlahnya. Tapi sekarang teknologinya sudah mulai berkembang. Apalagi beberapa pembuat mobil mengatakan mereka berencana untuk menghentikan mesin berbahan bakar hidrokarbon dalam beberapa dekade mendatang. Dan analis industri memperkirakan setidaknya 145 juta EV akan ada di jalan pada tahun 2030, naik dari hanya 11 juta tahun lalu.
Dunia pun beringsut ke arah upaya daur ulang. Pada tahun 2018, China misalnya memberlakukan aturan baru yang bertujuan untuk mempromosikan penggunaan kembali komponen baterai EV. Uni Eropa diperkirakan akan menyelesaikan persyaratan pertamanya tahun ini. Di Amerika Serikat, pemerintah federal belum memajukan mandat daur ulang.
Baterai sangat berbeda dalam hal kimia dan konstruksi, yang membuatnya sulit untuk menciptakan sistem daur ulang yang efisien. Dan sel-selnya sering disatukan dengan lem keras yang membuatnya sulit untuk dipisahkan. Akibatnya lebih murah bagi pembuat baterai untuk membeli logam yang baru ditambang daripada menggunakan bahan daur ulang.
Metode daur ulang yang lebih baik tidak hanya akan mencegah polusi, tetapi juga membantu pemerintah meningkatkan keamanan ekonomi dan nasional mereka dengan meningkatkan pasokan logam baterai utama yang dikendalikan oleh satu atau beberapa negara.
Teknik daur ulang
Baterai EV dirakit seperti mainan bersarang. Biasanya, paket utama menampung beberapa modul, yang masing-masing dibangun dari banyak sel yang lebih kecil. Di dalam setiap sel, atom litium bergerak melalui elektrolit antara anoda grafit dan lembaran katoda yang terdiri dari oksida logam. Baterai biasanya ditentukan oleh logam di katoda.
Sekarang, pendaur ulang terutama menargetkan logam di katoda, seperti kobalt dan nikel, yang mendapatkan harga tinggi. (Litium dan grafit terlalu murah untuk didaur ulang sehingga tidak ekonomis.) Tetapi karena jumlahnya yang kecil, logam-logam itu seperti jarum di tumpukan jerami: sulit ditemukan dan dipulihkan.
Untuk mengekstrak jarum tersebut, pendaur ulang mengandalkan dua teknik, yang dikenal sebagai pirometalurgi dan hidrometalurgi. Yang lebih umum adalah pirometalurgi, pertama-tama menghancurkan sel secara mekanis dan kemudian membakarnya, meninggalkan massa plastik, logam, dan lem yang hangus. Pada saat itu, bisa digunakan logambisa diekstraksi atau diproses pembakaran lebih lanjut. Namun kedua proses menghasilkan limbah yang luas dan memancarkan gas rumah kaca, menurut penelitian.
Daur ulang harusnya semudah melepas biskuit Oreo. Pirometalurgi membakar baterai bekas menjadi terak, dan hidrometalurgi melarutkannya dalam asam. Keduanya bertujuan untuk mengekstrak bahan katoda. Dalam daur ulang langsung, pekerja pertama-tama akan menyedot elektrolit dan merusak sel baterai. Kemudian, menghilangkan pengikat dengan panas atau pelarut, dan menggunakan teknik flotasi untuk memisahkan bahan anoda dan katoda. Pada titik ini, bahan katoda menyerupai bedak bayi.
Tantangannya adalah pada efesiensi memecahkan baterai EV menjadi terbuka. Modul baterai Leaf persegi panjang Nissan dapat memakan waktu 2 jam untuk dibongkar. Sel Tesla unik tidak hanya karena bentuknya yang silindris, tetapi juga karena adanya semen poliuretan pengikat yang hampir tidak dapat dihancurkan .
Uuntuk mempermudah proses, Thompson dan peneliti lain mendesak EV- dan pembuat baterai untuk merancang produk dengan mempertimbangkan lagi daur ulang ‘konvensional’. Baterai yang ideal harusnya seperti biskuit Oreo yang bisa diputar dan dilepas. Sebagai contoh, Blade Battery, baterai lithium ferrophosphate yang dirilis tahun lalu oleh BYD, pembuat EV Cina. Paketnya menghilangkan komponen modul, alih-alih menyimpan sel datar langsung di dalamnya. Sel-sel dapat dilepas dengan mudah dengan tangan, tanpa berkelahi dengan kabel dan lem.
Blade Battery muncul setelah China pada 2018 mulai membuat produsen EV bertanggung jawab untuk memastikan baterai didaur ulang.
Sejumlah tantangan dalam upaya daur ulang Baterai EV menjadi tugas kita bersama untuk turut memberi perhatian baik dalam bentuk penelitian intensif maupun serangkaian pengadaan kebijakan konstitusional regional dan internasional.
Dari berbagai sumber
Penulis
Dosen Teknik Mesin Universitas Mataram
Ikuti tulisan menarik Dr Ing Salman ST MSc lainnya di sini.
