Trabalhador com roupa de proteção carregando baterias de veículos em uma caçamba coletora em uma usina de reciclagem de baterias de veículos

10 maneiras de contribuir para o desenvolvimento de um setor próspero de reciclagem de baterias na Europa


Tópicos relacionados

O imperativo das emissões líquidas zero e a adoção de veículos elétricos (VE) em breve impulsionarão estratégias de reinvenção da reciclagem para garantir o abastecimento sustentável de baterias na Europa.


Em resumo

  • A reciclagem de baterias na Europa será um fator fundamental para garantir a redução de custos e a mitigação dos riscos decorrentes das iminentes restrições ao abastecimento de matérias-primas.
  • A construção do ecossistema de reciclagem de baterias na Europa representa uma oportunidade significativa para o crescimento tanto em termos de complexidade tecnológica quanto de diversidade.

Ocrescimento do setor de fabricação de baterias de íon-lítio na Europa continua a se acelerar, impulsionado por novos participantes, maior investimento e iniciativas de ampliação de capacidade em toda a cadeia de valor. Em pouco tempo, porém, esse setor em rápido crescimento precisará abordar a questão cada vez mais urgente de como concretizar sua promessa de criar uma economia de baterias verdadeiramente sustentável e circular. A necessidade de reciclagem de baterias na Europa exigirá uma mudança fundamental em relação à situação atual, na qual apenas uma porcentagem muito pequena das baterias de íon-lítio é reciclada e apenas um volume limitado de materiais é recuperado para reutilização.

Até 2025, prevê-se que os volumes de baterias usadas cresçam para 0,2 milhão de toneladas por ano (mtpa), impulsionados em grande parte pelas taxas de resíduos das gigafábricas, que podem chegar a 20%–30% nos primeiros anos de produção. Esses volumes aumentarão para 1,4 mtpa até 2035, à medida que as baterias começarem a chegar ao fim de sua vida útil e as devoluções em garantia se tornarem mais comuns em grande escala. Atualmente, a capacidade de reciclagem da Europa é inferior a 0,04 mtpa, utilizando principalmente tecnologia pirometalúrgica, o que limita a recuperabilidade a poucos materiais. Atualmente, a infraestrutura do setor de reciclagem de baterias está projetada principalmente para lidar com cobalto. No entanto, à medida que as tecnologias de baterias evoluem para um maior teor de níquel e um menor teor de cobalto, as tecnologias de reciclagem também precisam se adaptar.

Volume de baterias usadas até 2025
0,2 mtpa
0,2 mtpa
previsão de crescimento (milhões de toneladas por ano)
Volume de pilhas usadas até 2035
1,4 mtpa
1,4 mtpa
à medida que as baterias começam a chegar ao fim de sua vida útil

Em termos simples: a atual cadeia de valor da reciclagem de baterias de íon-lítio não está à altura do desafio e exige uma reformulação significativa. Isso representa uma oportunidade significativa para a construção de uma infraestrutura de reciclagem capaz de dar suporte a um mercado de baterias que continuará a crescer tanto em complexidade tecnológica quanto em diversidade.

Neste artigo, avaliamos as oportunidades oferecidas pela expansão da indústria, apresentamos uma visão geral das tecnologias revolucionárias do setor e dos atuais líderes, antes de concluir com um plano de ação para a construção de uma economia circular de reciclagem de baterias próspera e sustentável na Europa.

1

Capítulo 1

Tecnologias emergentes para soluções sustentáveis em baterias

São necessários investimentos significativos de capital e o rápido desenvolvimento de novas tecnologias de reciclagem.



Temos três opções ao decidir o que fazer com as baterias de íon-lítio usadas: reciclar, reutilizar ou descartar.

Uma forma de descartar pilhas consiste em enviá-las para aterros sanitários, mas isso acarreta riscos ambientais significativos. A Comissão Europeia (CE) está trabalhando em um marco de longo prazo, a Diretiva Europeia sobre Baterias, que incentiva ativamente a reciclagem por meio de uma abordagem gradual para estabelecer limites mínimos obrigatórios de conteúdo reciclado em produtos-chave.

Uma segunda alternativa à reciclagem de baterias na Europa consiste em reaproveitá-las para uma segunda vida útil, especialmente nas cadeias de valor do setor energético. Essa opção provavelmente é mais adequada para baterias de fosfato de ferro e lítio (LFP) do que para baterias de óxido de lítio, níquel, manganês e cobalto (NMC). Isso se deve ao fato de que o valor dos materiais reciclados nas baterias LFP é menor, seu ciclo de vida é significativamente mais longo e os requisitos de desempenho não são tão críticos.

À medida que as baterias de veículos elétricos (VE) ficam com menos de 80% m da capacidade nominal, elas podem ser utilizadas em outras aplicações, que vão desde o armazenamento estático até a infraestrutura de recarga de veículos elétricos. Mais uma vez, porém, tornar a reutilização comercialmente viável implica superar desafios significativos. Um dos desafios — entre muitos outros — consiste em compreender o valor residual de uma bateria usada.

Enquanto essas questões não forem resolvidas, a reciclagem continua sendo a opção mais viável — e que mais cresce. À medida que as empresas de reciclagem de baterias tomam medidas para aproveitar as oportunidades cada vez mais numerosas, investimentos significativos estão sendo direcionados para parcerias de P&D por trás das tecnologias emergentes destinadas a tornar o processo de reciclagem mais eficiente e sustentável.

Atualmente, a pirometalurgia é a técnica de reciclagem mais comum. Mais uma vez, isso se mostrou particularmente adequado para baterias com alto teor de cobalto, nas quais a viabilidade econômica depende exclusivamente da recuperação do cobalto. Atualmente, com as composições químicas com alto teor de níquel se tornando cada vez mais comuns, a recuperação do valor de outros materiais assume uma importância cada vez maior.

No entanto, a pirometalurgia não está isenta de desafios. Entre outras desvantagens, a técnica exige um elevado investimento de capital e um grande consumo de energia, sendo que as temperaturas críticas são alcançadas por meio da queima de combustíveis fósseis. A crescente pressão por parte dos consumidores e dos órgãos reguladores — notadamente a Comissão Europeia (CE) — para abandonar tais técnicas ambientalmente ineficientes é apenas uma das razões pelas quais as empresas europeias estão investindo capital significativo em métodos de lixiviação hidrometalúrgica mais sustentáveis para extrair e separar sais metálicos de alto valor, incluindo sais de lítio e níquel. É provável que esse influxo de capital se acelere à medida que a CE introduzir medidas políticas cada vez mais ambiciosas destinadas a incentivar a reciclagem do início ao fim do ciclo de vida.

Outro fator que impulsiona o investimento na reciclagem de sais de alto valor, como o lítio e o níquel, é o fato de esses elementos estarem sujeitos a restrições de oferta provenientes de fontes primárias ou virgens. Superar essas dificuldades significa exercer pressão para o aumento dos preços até que se torne economicamente viável para as mineradoras darem sinal verde a novos projetos. E mesmo que um projeto receba aprovação, ainda pode levar sete anos ou mais entre a descoberta do depósito inicial e a extração do primeiro lote. Em contrapartida, novas gigafábricas estão entrando em operação com prazos de entrega de apenas dois anos. Portanto, do ponto de vista da oferta, o desafio relacionado ao prazo é muito real.

2

Capítulo 2

Líderes emergentes: quem vai vencer a corrida na Europa?

Criar escala e rede de contatos, testar novas tecnologias e estabelecer parcerias eficazes para conquistar o mercado.



À medida que o setor de reciclagem de baterias na Europa começa a tomar forma, cada vez mais participantes estão entrando na disputa por relevância e participação de mercado. Esses participantes vão desde fabricantes de materiais e de células até Fabricantes de Equipamentos Originais (OEMs), recicladores independentes e empresas de gestão de resíduos. Entre os principais participantes do mercado, já se observa uma tendência marcante em direção a parcerias intersetoriais, alianças e modelos de negócios integrados, em vez de investimentos diretos. Desde 2017, o setor de reciclagem de baterias de íon-lítio na Europa registrou 20 transações e 24 alianças. As transações e as atividades de aliança estão altamente concentradas no setor de tecnologia hidrometalúrgica, com 19 alianças e 13 investimentos.

A China oferece uma possível perspectiva sobre como o mercado europeu acabará se comportando. Após anos de fragmentação, o mercado de reciclagem local do país é agora dominado por fornecedores de materiais para baterias, com o principal fabricante de equipamentos originais (OEM) detendo uma participação de mercado menor, voltada principalmente para suas próprias baterias. É provável que a Europa siga o modelo chinês, com os participantes de todo o ecossistema envolvidos na reciclagem.

É importante destacar que as empresas asiáticas e norte-americanas estão registrando patentes para garantir sua autorização para operar na Europa, empenhadas em não desperdiçar mais uma oportunidade de mercado depois de terem perdido a chance das gigafábricas. No entanto, ainda não está claro quem serão os vencedores no setor europeu de fabricação de baterias de íons de lítio. Além de tudo, ainda não existe um modelo único para empresas de reciclagem de baterias de veículos elétricos na Europa. Mas está claro que os participantes que dominarem as seguintes competências-chave serão capazes de estabelecer uma vantagem significativa:

Escala

A escala mínima de eficiência para as operações tende a situar-se em torno de uma capacidade de quatro quilotoneladas por ano (ktpa). Os participantes capazes de garantir e agregar esse nível de matéria-prima estarão em melhor posição para alcançar a rentabilidade necessária. No entanto, é importante ressaltar que não se prevê que essa escala seja alcançada até que as matérias-primas cresçam significativamente, por volta de meados ou do final da década de 2020, quando as baterias de veículos elétricos começarem a chegar ao fim de sua primeira vida útil nos automóveis.

Coleta e distribuição

Como os custos de transporte representam cerca de 30% dos custos totais de reciclagem, os participantes que gerenciarem de forma eficaz os ciclos de resíduos e a logística poderão expandir suas operações, especialmente considerando a dinâmica regional da reciclagem. Atualmente, vários dos principais concorrentes operam com um modelo “hub-and-spoke”, no qual a desmontagem inicial ocorre próximo a grandes centros de abastecimento, enquanto o processamento da massa negra é centralizado para obter eficiência de custos.

Integração de metais recuperados

Os participantes que buscam obter o máximo benefício da reciclagem de materiais no projeto de suas baterias terão uma vantagem natural, uma vez que os fabricantes originais de baterias estão se concentrando cada vez mais em projetos de células e composições químicas cada vez mais complexos. Além disso, empresas como as que atuam no setor de materiais ativos de cátodo (CAM) podem ser as que mais se beneficiam com a reintegração desses materiais em seus processos de fabricação, uma vez que conhecem melhor a composição química e podem gerenciar melhor as garantias.

Desenvolvimento tecnológico

O desenvolvimento tecnológico concentra-se, em grande parte, na quantidade que pode ser recuperada — tanto em número quanto em volume de materiais — e na viabilidade comercial das operações em grande escala. Embora as fabricantes de células solares possam não liderar o desenvolvimento de tecnologia internamente — já que outras empresas de reciclagem independentes estão atualmente assumindo essa liderança —, ter um caminho seguro para acessar essa tecnologia — por meio de joint ventures, alianças e outras parcerias — será crucial.

Parcerias

À medida que as tecnologias evoluem rapidamente e os modelos de prestação de serviços se tornam cada vez mais regionalizados, os participantes que possuírem ecossistemas tecnológicos sólidos e parcerias em redes de gestão de resíduos serão os que prevalecerão.

O argumento a favor da reciclagem de baterias baseia-se na recuperação de mais materiais. Assim, as parcerias com maiores chances de sucesso serão aquelas que conectarem uma ampla gama de participantes do mercado de commodities por meio de uma série bem planejada de ciclos e fluxos. Cada participante se concentrará em uma única matéria-prima na cadeia de reciclagem, como níquel, cobalto, lítio, alumínio e assim por diante.

3

Capítulo 3

Os argumentos econômicos a favor da reciclagem são cada vez mais convincentes

A reciclagem de baterias contribui para melhorar a proposta comercial em um mercado de abastecimento de materiais que enfrenta desafios.

Os argumentos econômicos a favor da reciclagem de baterias de íon-lítio continuarão a se fortalecer por meio de economias de escala.

 

De acordo com estimativas da EY-Parthenon, seria possível garantir receitas de até US$ 22/kWh para baterias com alto teor de cobalto e de até US$ 18/kWh para as baterias mais avançadas com alto teor de níquel. Essas receitas podem ser obtidas por meio de taxas de serviços de reciclagem e da venda de materiais recuperados. Como alternativa, elas poderiam ser capturadas por meio de modelos de negócios mais sofisticados que integrem os aspectos econômicos por meio de joint ventures entre fornecedores de matéria-prima para baterias, fabricantes de equipamentos originais (OEMs) e empresas de gestão de resíduos. Algumas empresas de reciclagem também buscam garantir receitas adicionais por meio do licenciamento de tecnologia.

 

A escala será fundamental para converter essas receitas em lucro, com os custos operacionais por quilograma de material convertido começando a atingir a escala mínima de eficiência em um volume de produção de cerca de 10 ktpa a 20 ktpa. Com um custo operacional de US$ 1,60/kg para uma produção de 20 ktpa — meta que algumas das maiores usinas hidrometalúrgicas estão buscando na fase de viabilidade, isso pode gerar uma receita de até US$ 11,8/kwh lucro líquido de uma célula NMC811. Isso é significativo, considerando que a produção das células atuais com alto teor de níquel custa mais de US$ 130/kWh.

4

Capítulo 4

Um plano de ação de 10 pontos para o sucesso

As empresas do setor de baterias de íon-lítio e os formuladores de políticas desempenham papéis fundamentais na construção de uma economia circular de reciclagem de baterias.

O setor de reciclagem de baterias de íon-lítio ainda é recente e tem muito a aprender com o setor de reciclagem de baterias de chumbo-ácido, que já está mais consolidado. Dito isso, há medidas imediatas que os principais atores do setor de íons de lítio — incluindo recicladores, fabricantes de baterias e componentes, bem como formuladores de políticas — podem adotar para estabelecer as bases de uma economia circular de reciclagem de baterias próspera e sustentável na Europa. Tendo esse prêmio em mente, elaboramos um plano de ação de 10 pontos para o futuro do setor.

Ações destinadas aos participantes da cadeia de valor da reciclagem, incluindo recicladores, fabricantes de componentes e fabricantes de células e conjuntos de baterias

Medidas para formuladores de políticas, instituições e órgãos do setor

Sumário

O crescimento do setor de fabricação de baterias de íon-lítio na Europa continua a se acelerar. A criação de um ecossistema para a indústria de reciclagem de baterias na Europa é mais do que um imperativo de sustentabilidade e exige ações e investimentos urgentes. Isso gera oportunidades ao promover uma proposta comercial aprimorada em um mercado de fornecimento de materiais que apresenta desafios. Os participantes do setor de baterias de íon-lítio e os formuladores de políticas desempenham papéis fundamentais para concretizar a promessa de uma economia de baterias verdadeiramente sustentável e circular.

Artigos relacionados

Como a Europa pode ampliar sua infraestrutura pública de recarga para os mercados de VE

Explore por que investidores, CPOs, governos e OEMs automotivos devem colaborar para ampliar a infraestrutura de recarga pública na Europa.

EY Global + 1

Sobre este artigo

Autores