新能源汽车产业链的环境污染与治理

2022-10-27苏幸

中国资源综合利用 2022年9期

苏幸

（江苏恒誉环保科技有限公司，江苏宿迁 223800）

目前，学界普遍将电动汽车认定为新能源汽车，新能源汽车产业链覆盖了上游的锂矿、钴矿、稀土矿等产业，中游的发电、电池加工等产业，下游的车辆组装、使用与回收等产业。虽然倡导与发展新能源汽车产业的目的是降低对传统能源的利用，保护环境，建立资源节约和环境友好的新产业，但从其发展现状看，电力供应依然更多地依赖火力发电，多种金属开采、电池使用都会对环境造成一定危害，这显然与发展新能源汽车的初衷背道而驰。因此，有必要梳理新能源汽车产业链带来的环境污染并给出治理对策。

1 新能源汽车产业链概述

新能源汽车产业链的上游是为电动车辆提供原材料的供应商，主要是锂、稀土、钴、锰、石墨、六氟磷酸锂、铁等的开采企业，所涉及的国内公司包括天齐锂业股份有限公司、多氟多新能源科技有限公司、赣锋锂业股份有限公司、方大炭素新材料科技股份有限公司和浙江华友钴业股份有限公司等。中游企业包括两部分，一是电池、电机、电控三大系统的组装，这也需要正负极材料、电解液、隔膜等零部件的提供与组装，国内比较有实力的企业包括比亚迪股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司等。同时，中游产业应当涵盖电力的生产与提供者，即各类发电企业和电网企业。下游产业则是电动汽车的组装、销售和售后回收等。目前，国内多数汽车厂商都有新能源汽车上市，特斯拉公司作为全球新能源汽车龙头，也在上海建厂生产，比亚迪股份有限公司则是国内电动汽车的龙头企业，同时也有蔚来、理想、哪吒等一众“新势力”参与。而售后充电、换电、电锤回收等则没有形成明显的头部企业。2021年前三季度，国内新能源汽车销售总量达到175.01 万辆，增长势头明显。

2 新能源汽车产业链的环境污染

分析认为，新能源汽车产业链在多个环节都存在一定的污染，危害人类的生存环境。

2.1 矿产开采层面

目前，新能源汽车锂电池所使用的金属锂在开采过程中存在较大的污染，常见的锂矿开采方式为露天开采和盐湖卤水提锂。前者需要以挖洞的方式获得锂辉石，然后经过浮选法、磁选法、重介质法和手选法等提取其中的锂金属。后者则采用离子交换法、蒸发结晶法、煅烧浸出法、纳滤膜分离法和溶剂萃取法等获得最终的锂金属。上述每种方法都会对环境造成一定的污染。在盐湖提锂技术中，煅烧浸出喷雾干燥时有酸雾出现，而所使用的卤水也会造成土地盐碱化，破坏高原地区本就脆弱的生态环境。露天开采同样会造成粉尘、矿渣的污染，更重要的是该采锂方式需要利用大量水资源，其在使用后很难处理得绝对干净，造成水资源的长久性污染。同样地，钴矿、锰矿以及稀土矿的开采也会造成一定的环境污染，且很多污染都是不可逆的。

2.2 电力供应层面

目前，新能源汽车使用的电能主要来自电网，其运营加大了发电企业的发电量，而为了提供稳定的供电，目前国内依然更多地依靠火力发电。火力发电消耗的是煤炭、石油、天然气等传统能源，会造成一定的空气污染，这也是目前新能源汽车一直备受质疑的主要原因。虽然目前国家大力倡导风电和太阳能发电，但基于技术的障碍，这些不稳定的电能不能大规模并入电网，甚至出现弃电情况。即使是政策大力支持的光伏发电，其组件在生产和使用中也会造成一定的环境污染。由此可见，电力供应层面依然有资源浪费和污染存在。

2.3 电池与整车组装层面

目前，电池与整车的组装已经有了标准化流程，理论上可以做到污染可控，但在实践中依然存在操作不当等原因造成的污染现象。在电池制作中，清洗正负极制浆设备和涂布设备可能造成污染，这类设备运行时使用正极负极材料、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和胶等物质，若控制不理想，则会造成含毒废水泄漏。同样地，整车组装阶段，把控不当也会造成一定的污染。

2.4 锂电池回收层面

新能源汽车还处于迅速发展阶段，早期上市的新能源汽车已经报废或面临报废，而目前国内尚未形成稳定、可行的锂电池安全回收机制。经组分分析，锂电池污染是多方面且很严重的。其一，正负极集流体通常有一定的回收价值，没有明显毒性与污染性，但石墨组成的负极材料不有效处理，会带来一定的污染。其二，常用的正极材料三元材料、钴酸锂、镍钴铝酸锂等含有钴元素，存在一定毒性。其三，电解液通常包含有机溶剂和锂盐，前者包括碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、乙二醇二甲醚（DME）等，有弱毒性，而后者目前基本上都采用六氟磷酸锂，遇水会产生氟化氢，有剧毒。其四，电池外壳有部分是塑料材质，隔膜材质通常是聚烯烃，而粘结剂则通常采用丁苯橡胶、聚偏氟乙烯、丙烯酸等，它们都可以视为白色污染物。

3 新能源汽车产业链环境污染的治理对策

新能源汽车产业链以推广和应用清洁能源为目标，但其清洁性只体现在汽车的运营阶段。一方面，其使用的电能最终要转化为对传统能源的消耗；另一方面，其储能所用的电池在原材料采集、制造过程中都对环境有一定的污染，而电池报废后的处理也有极大的污染风险。对此，应当针对新能源汽车产业链的环境风险现状制定有效措施，同时应当进一步创新科技，通过其他思路开拓新能源。

3.1 提升采矿门槛，加大监督治理力度

锂、钴、镍、稀土等矿产资源的开采中，一些小型企业和相关人员缺乏环保意识，环保投入不够，甚至没有任何投入，开采后容易造成环境污染。对此，应当提升矿产开采资质，提升采矿门槛，保留大型矿业企业的开采资质，保证其能够采取符合环保标准的措施。对于非法开采、污染物乱排乱放的情况，要严厉监管和打击，淘汰落后企业。

3.2 加大绿电发展力度，创新供电技术

一方面，要大力发展绿色电力。事实上，在碳中和等政策的引导下，我国一直倡导和支持发展绿色电力。绿色电力是指在发电过程中利用可再生资源，不对环境造成污染。目前，海上风电、潮汐能发电、水电、生物能发电、海水温差发电等都是可行的方案。对于被大力倡导的太阳能，其绿色电力属性一直被质疑，因为光伏组件在制造过程中存在污染环境的情况。未来应当创新光伏发电方式，更加环保地利用风电。另一方面，要创新供电技术，使得绿色电力能够有效地并入稳定的供电系统，被消费者使用。目前，我国每年弃风限电量高居不下，造成较大的浪费，因此创新电网传输科技显得尤为必要。

3.3 建立可追溯的电池回收处理机制

为使得锂电池在报废后能够全面地环保化处理，要建立电池厂商和整车厂责任制的回收机制。目前，我国供乘用车使用的锂电池提供模式有整车厂自产和第三方供应两种，前者典型的是比亚迪股份有限公司，后者典型的是宁德时代新能源科技股份有限公司。无论是何种模式，电池生产者应当对电池整个使用寿命过程负责，并在其报废后进行回收。因此，建议采用实物标签和电子标签相结合的机制，给所有出厂电池一个编号，并定期对电池使用情况进行统计。在大数据技术的加持下，电池状态甚至能够实时地获取。如果电池需要报废，则与厂家联系，让厂家遍布各地的网点上门回收，统一进行环保化处理。

3.4 探索其他新能源汽车产业模式

现有的锂电池新能源汽车模式并不能很好地解决能源危机，而带来的产业链也会对环境造成新的污染。当前，可从两方面探索其他新能源汽车产业模式。一是研发更为环保的电池。应当探索其他环保型电池，以替代有毒性金属。目前，一些企业已经提出钠电池、铝电池等方案，如果能够商用，将会替换现阶段广泛采用的锂电池。二是寻求其他能源转换方式。除了将电力储存并释放来驱动汽车之外，还可以探索其他能源转换方式。目前，业界最为知名的是氢能源，其基本原理是先利用其他能量将水分解出氢气，然后液化的氢气与氧气反应释放能量，由此驱动汽车，当然，它也能够应用在其他场景。由此可见，该能源转换模式的思路是将氢作为能量载体，实现一个场景中能量的生成、储存，并在另一个场景中应用。和以锂电池为核心的电动能源不同的是，氢能源可以在理论上实现零污染和零排放。对于通过风力、光照、水力和潮汐等绿色方式获得的电能，可以就地实现对水的电解从而得到氢气，在一定条件下储存和运输，最终通过氢燃料发动机驱动乘用车，或将其应用在其他场景。