Sự phát triển mạnh mẽ của xe điện trong thập kỷ qua đã đưa pin lithium-ion trở thành một trong những công nghệ cốt lõi của quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu.
Tuy nhiên, khi ngày càng nhiều pin bước vào giai đoạn cuối vòng đời sử dụng, bài toán xử lý và tái chế loại vật liệu này đang trở thành một thách thức lớn đối với môi trường và chuỗi cung ứng tài nguyên.
Pin lithium-ion hiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ thiết bị điện tử cá nhân đến xe điện và các hệ thống lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Nhờ mật độ năng lượng cao và khả năng sạc lại nhiều lần, công nghệ này đã trở thành nền tảng của quá trình điện khí hóa trong giao thông và năng lượng.
Tuy nhiên, vòng đời trung bình của pin lithium-ion thường chỉ kéo dài từ 5- 8 năm trong điều kiện sử dụng thông thường. Sau giai đoạn này, dung lượng pin suy giảm đáng kể và không còn đáp ứng được yêu cầu vận hành của xe điện hoặc hệ thống lưu trữ năng lượng.
Khi số lượng xe điện tăng nhanh trên toàn cầu, lượng pin thải bỏ cũng gia tăng với tốc độ tương ứng. Điều này khiến nhiều chuyên gia cảnh báo về nguy cơ hình thành “núi rác pin” nếu không có các giải pháp tái chế hiệu quả.
Không chỉ là vấn đề môi trường, pin lithium-ion còn chứa nhiều kim loại có giá trị kinh tế cao như lithium, cobalt, nickel và manganese. Đây đều là những nguyên liệu quan trọng đối với ngành công nghiệp năng lượng mới và đang được xem là các kim loại chiến lược trong chuỗi cung ứng toàn cầu. Nếu không được tái chế, các kim loại này không chỉ bị lãng phí mà còn có thể gây ô nhiễm đất và nguồn nước do sự rò rỉ của các hợp chất kim loại nặng.
Trong bối cảnh nhu cầu pin cho xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng tăng mạnh, việc thu hồi và tái sử dụng các vật liệu này ngày càng trở nên quan trọng. Nhiều nghiên cứu cho thấy trong vài thập kỷ tới, nếu không mở rộng mạnh mẽ các hệ thống tái chế, nguồn cung của một số kim loại như cobalt và lithium có thể đối mặt với nguy cơ thiếu hụt khi nhu cầu tăng nhanh.
Trước những thách thức đó, các nhà khoa học tại Chinese Academy of Sciences đã phát triển một phương pháp tái chế pin lithium-ion hoàn toàn mới, được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế uy tín Nature Communications.
Phương pháp này được mô tả như một quy trình “sủi bọt”, bởi quá trình chiết tách lithium diễn ra tương tự như cách tạo ra nước giải khát có ga.
Khác với các công nghệ tái chế truyền thống thường sử dụng nhiệt độ rất cao hoặc nhiều hóa chất mạnh, quy trình mới chỉ cần hai thành phần đơn giản là carbon dioxide và nước.
Quá trình bắt đầu bằng việc nghiền nhỏ vật liệu cực âm của pin đã qua sử dụng. Điều này làm phá vỡ cấu trúc tinh thể của vật liệu, khiến các nguyên tử lithium di chuyển ra bề mặt hạt và hình thành một lớp giàu lithium.
Trong khi đó, các kim loại khác như nickel và cobalt vẫn được giữ lại trong cấu trúc tinh thể ban đầu. Sự tách biệt này giúp quá trình chiết xuất lithium trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.
Sau bước xử lý cơ học, vật liệu được ngâm trong nước và khí carbon dioxide được bơm vào dung dịch. Khi hòa tan trong nước, CO₂ tạo ra một lượng nhỏ ion hydro. Các ion này phản ứng với lithium để tạo thành dung dịch lithium bicarbonate.
Đáng chú ý, quá trình này gần như không ảnh hưởng đến các kim loại khác trong vật liệu.
Theo nhóm nghiên cứu, hiệu suất chiết xuất lithium đạt hơn 95%. Đây là mức hiệu suất rất cao so với nhiều phương pháp tái chế pin hiện nay. Sau khi thu được dung dịch lithium bicarbonate, các nhà khoa học chỉ cần gia nhiệt để chuyển hóa thành lithium carbonate - một nguyên liệu quan trọng trong sản xuất pin lithium-ion mới. Độ tinh khiết của lithium carbonate thu được đạt trên 99,5%, đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp cho sản xuất pin.
Một điểm đáng chú ý của công nghệ mới là gần như không tạo ra chất thải. Phần vật liệu rắn còn lại sau khi tách lithium không bị loại bỏ mà có thể được tận dụng như một vật liệu xúc tác hiệu suất cao cho các phản ứng điện hóa.
Theo các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, vật liệu này có thể hoạt động ổn định trong hơn 200 giờ mà không suy giảm đáng kể hiệu suất. Điều này cho thấy quá trình tái chế không chỉ thu hồi lithium mà còn giúp nâng cấp giá trị của các kim loại còn lại trong pin. Các nhà nghiên cứu cho rằng cách tiếp cận này có thể trở thành một bước tiến quan trọng hướng tới mô hình kinh tế tuần hoàn trong ngành pin lithium-ion.
Trong bối cảnh ngành xe điện và năng lượng tái tạo đang phát triển nhanh chóng trên toàn cầu, các giải pháp tái chế xanh như vậy được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng chuỗi cung ứng năng lượng bền vững hơn.
Hiện nay, các phương pháp tái chế pin phổ biến chủ yếu dựa vào hai công nghệ chính: luyện kim nhiệt và luyện kim thủy. Trong luyện kim nhiệt, pin được nung chảy ở nhiệt độ rất cao - thường vượt quá 1.000°C - để tách kim loại. Phương pháp này tiêu tốn nhiều năng lượng và có thể phát sinh khí thải.
Trong khi đó, luyện kim thủy sử dụng nhiều loại axit mạnh để hòa tan kim loại, dẫn đến việc tạo ra lượng lớn nước thải hóa học. So với các công nghệ trên, phương pháp mới có ưu điểm là sử dụng ít hóa chất, vận hành trong điều kiện nhẹ và giảm đáng kể tác động môi trường.
Ngoài ra, quy trình này còn có tiềm năng tận dụng khí CO₂ từ các nguồn công nghiệp, giúp giảm phát thải carbon trong quá trình sản xuất.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự định thử nghiệm việc sử dụng trực tiếp khí thải công nghiệp chứa nồng độ CO₂ thấp để vận hành quy trình tái chế. Nếu được thương mại hóa thành công, công nghệ này có thể giúp giải quyết đồng thời hai vấn đề lớn: tái chế pin và tận dụng khí thải carbon.
Một “vòm nhiệt” khổng lồ đang bao phủ phần lớn Tây Âu và tiếp tục dịch chuyển sang Trung Âu và khu vực Balkan, đẩy nhiệt độ tại nhiều nơi vượt ngưỡng 40°C. Trong khi đó, một nghiên cứu khoa học mới công bố cho thấy đợt nắng nóng lịch sử này gần như không thể xảy ra nếu không có biến đổi khí hậu do con người gây ra...
Tổng công suất phát điện lắp đặt của Trung Quốc đã đạt 4,01 tỷ kW, vượt tổng công suất của Mỹ, Liên minh châu Âu (EU), Ấn Độ, Nhật Bản và Nga cộng lại. Cột mốc này phản ánh tốc độ mở rộng hệ thống điện chưa từng có, đồng thời cho thấy năng lượng tái tạo đang trở thành động lực chủ đạo trong quá trình chuyển dịch năng lượng của nền kinh tế lớn thứ hai thế giới…
El Niño rất mạnh được dự báo trong năm nay đang phủ bóng lên mùa gió mùa tại Ấn Độ, làm dấy lên lo ngại về một trong những mùa mưa khô hạn nhất hơn một thập kỷ. Trước nguy cơ ảnh hưởng đến nông nghiệp, nguồn nước và an ninh lương thực, Chính phủ Ấn Độ đã khẩn trương xây dựng các kịch bản ứng phó…
Để đáp ứng nhu cầu điện phục vụ tăng trưởng công nghiệp, logistics và thu hút đầu tư, Công ty Điện lực Hải Phòng triển khai giải pháp tiết kiệm điện và phát triển điện mặt trời mái nhà, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và thúc đẩy chuyển dịch xanh.
Tiềm năng kinh tế từ chất thải đã được nhìn thấy ngày càng rõ hơn qua các dự án tái chế, đốt rác phát điện và xu hướng phát triển kinh tế tuần hoàn. Dù vậy, để biến rác thành tài nguyên, không chỉ cần công nghệ xử lý hiện đại mà còn đòi hỏi sự thay đổi trong toàn bộ chuỗi quản lý chất thải từ phân loại tại nguồn đến phát triển thị trường cho sản phẩm tái chế...
35 năm trước, Thời báo Kinh tế Việt Nam ra đời cùng với sự đổi mới, đặc biệt là đổi mới kinh tế của đất nước, đã đồng hành và có những đóng góp, dù còn rất nhỏ bé, cho công cuộc xây dựng kinh tế đất nước. Tròn 6 năm kể từ năm 2020, Tạp chí Kinh tế Việt Nam lại tiếp tục song hành cùng sự nghiệp phát triển kinh tế đất nước. Và với sự ra mắt đồng thời hai nền tảng công nghệ Asko CMS và Askonomy vào ngày 26/6/2026, Tạp chí Kinh tế Việt Nam – VnEconomy - Vietnam Economic Times nguyện sẽ đồng hành cùng Kỷ nguyên vươn mình của đất nước.
Hạ tầng năng lượng thông minh đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa vận hành hệ thống năng lượng, tăng cường khả năng tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo, hiện thực hóa các mục tiêu phát triển xanh của Việt Nam. Nhận diện các cơ hội và thách thức, đề xuất giải pháp thúc đẩy phát triển hạ tầng năng lượng thông minh đang là yêu cầu cấp thiết.