สวัสดีครับ วันนี้ผมได้โจทย์จากทางสมาชิกเพจมาว่า
อยากรู้ว่าแร่ที่ใช้ในการผลิตแบต พอเวลาผ่านไปมันเกิดขึ้นเองบนโลกได้ไหม (หรือเหมือนน้ำมันที่ใช้แล้วหมดไป)
คุณ Akkaradet T.
ก่อนอื่นเราต้องมาดูกันว่า รถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันมีค่ายไหนเป็นค่ายหลักและค่ายนั้นใช้แบตอะไรกันบ้างนะครับ เพื่อให้สมการนี้ไม่ bias ที่สุดผมจำเป็นต้องดึงสเปคของรถยนต์ไฟฟ้าที่มียอดผลิตมากที่สุดในโลกมาตั้งเป็นสมการหลักนะครับ ซึ่งนั่นก็คือ รถยนต์ไฟฟ้า Tesla Model 3
อย่างไรก็ตาม Tesla กำลังผลิตแบต 4680 อยู่ก็จริง แต่ยังไม่มีแผนการณ์ว่าจะใช้แบต 4680 ภายในปีนี้กับรถยนต์ไฟฟ้าทุกคันบนโลก ดังนั้นผมจะตัดสูตรการผลิตแบตของ 4680 ออกไปเพื่อให้ได้ตัวเลขและข้อมูลที่ตรงที่สุดนะครับ
อ้างอิงข้อมูลจาก nickelinstitution แร่ที่นำมาใช้ทำแบต 2170 ให้กับ Tesla Model 3 ที่ใช้แบตประเภท NMC นั้นมีทั้งหมด 4 ประเภทหลักๆ คือ
- โคบอล์ท
- ลิเธียม
- นิกเกอร์
- แมงกานีส
ซึ่งจะเห็นได้ว่า NMC นั้นจะใช้แร่ Cobalt อยู่ค่อนข้างเยอะ เดี๋ยวเราจะมาเจาะลึกกันว่าแร่แต่ล่ะตัวหาจากไหนและกำเนิดใหม่ได้ไหม?
ข้อมูลเพิ่มเติมจาก wikipedia รถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบันที่ใช้แบตประเภท NMC ได้แก่ Audi e-tron GE, BAIC EU5 R550, BMW i3, BYD Yuan EV535, Chevrolet Bolt, Hyundai Kona Electric, Jaguar I-Pace, Jiangling Motors JMC E200L, NIO ES6, Nissan Leaf S Plus, Renault ZOE, Roewe Ei5, VW e-Golf และ VW ID.
แร่แต่ล่ะชนิดเกิดขึ้นใหม่ได้ไหม?
จากการที่ผมนั่ง research มาทั้งวันนะครับ ผมขอตอบตรงๆแบบขวานผ่าซากเลยครับว่า เกิดขึ้นใหม่ไม่ได้ครับ เพราะสสารทุกอย่างบนโลกนั้นมีจำกัดครับ ไม่ใช่เฉพาะแร่ธาตุครับ แม้กระทั่งน้ำ, ดิน, ก๊าซ, และโลหะต่างๆ บนโลกนั้นมีจำกัดครับ ไม่มีทางที่พรุ่งนี้น้ำทะเลจะเยอะขึ้นกว่าเดิม 2 ล้านลิตรครับ แต่ทุกวันนี้ที่มันเยอะขึ้นเพราะน้ำแข็งขั้วโลกละลายและเปลี่ยนรูปแบบจากของแข็งเป็นของเหลวครับ
ถ้าจะตอบตามกฏฟิสิกส์สามัญคือ ไม่มีสสารตัวไหนของโลกงอกเงยขึ้นมาใหม่ได้ครับ (ยกเว้นเราจะวาร์ปสสารเหล่านั้นมาจากดาวดวงอื่นครับ)
แต่ถ้าจะตอบแบบเลี่ยงบาลี ผมก็ตอบว่า แร่ธาตุเกิดขึ้นใหม่ได้ครับ แต่เราต้องเอาสสารอื่นๆ มาผสมเป็นแร่ชนิดนั้นครับ มันก็เหมือนกับน้ำมันแหละครับ น้ำมันและแก๊สธรรมชาติมีต้นกำเนิดมาจากอินทรียวัตถุที่เป็นพืชและสัตว์ครับ ถ้าไม่มีสัตว์หรืออินทรียวัตถุที่เป็นต้นกำเนิดของน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ มันก็ไม่สามารถกำเนิดน้ำมันขึ้นมาใหม่ได้ครับ
ดังนั้นถ้าจะตอบแบบเลี่ยงบาลี คือแร่ธาตุของแบตเตอรี่นั้นกำเนิดขึ้นมาใหม่ได้เสมอครับ อีกทั้งมันกำเนิดได้รวดเร็วและถูกกว่าการขุดเจาะน้ำมันเพื่อขึ้นมากลั่นอีกครับผม
เอาล่ะครับ เดี๋ยวผมจะเล่าถึงความเป็นมาของแร่ธาตุแต่ล่ะตัวและการสร้างแร่ธาตุเหล่านั้นนะครับ
1. cobalt (โคบอล์ท)
กรรมวิธีการผลิตโคโบล์ตนั้นมาจากผลิตผลของการทำเหมืองทองแดงและนิกเกอร์นะครับ(ที่มา wikipedia) ดังนั้นแล้วสารโคโบล์ตนั้นผลิตและเสาะหาง่ายพอๆ กับการหาแร่นิกเกอร์หรือทองแดงในเหมืองครับ ซึ่งนิกเกอร์นั้นเกิดขึ้นมาจาก limonite, garnierite และ pentlandite ซึ่งเดี๋ยวผมจะพูดในหัวข้อถัดไปครับ แต่อย่างไรก็ตามผมทิ้งข้อมูลแร่โคโบล์ตให้อ่านด้านล่างตรงนี้ครับ
โคบอลต์ (อังกฤษ: Cobalt) คือธาตุ ที่มีหมายเลขอะตอม 27 และสัญลักษณ์คือ Co โคบอลต์อยู่ในตารางธาตุหมู่ 27 เกลือของโคบอลต์มีความจำเป็นต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ไอโซโทปของโคบอลต์-60 ใช้รักษาโรคมะเร็ง
โคบอลต์ จัดอยู่ในกลุ่ม ทรานซิชั่นเมทัล (transition metal) ซึ่งช่วยควบคุมการเผาไหม้ ไม่ทำให้เกิดคาร์ไบด์ จึงช่วยป้องกันไม่ไห้เหล็กเกิดเนื้อหยาบที่อุณหภูมิสูง และยังช่วยเสริมโครงสร้างทางโมเลกุลให้เหล็กมีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ด้วยเหตุนี้ จึงใช้ผสมในเหล็กขึ้นรูปงานร้อน เหล็กทนความร้อน และเหล็กไฮสปีด ธาตุโคบอลต์เมื่อได้รับรังสีนิวตรอนจะเกิดเป็น โคบอลต์ 60 ซึ่งเป็นสารกัมมันตภาพรังสีอย่างรุนแรง ดังนั้น จึงไม่ควรเติมโคบอลต์ลงในเหล็กที่ใช้ทำเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู – ที่มา wikipedia
2. Nickel (นิกเกอร์)
อย่างที่ทราบกันดีด้านบนว่า แร่นิกเกอร์นั้นเกิดขึ้นมาจาก limonite, garnierite และ pentlandite พร้อมกับเป็นแร่ธาตุที่มีเลขอะตอม 28 อยู่ในตารางธาตุ และใช้สัญลักษณ์คือ Ni
แร่เหล่านี้สามารถหาใหม่โดยการถลุงและขุดขึ้นมาใหม่ได้ตลอดเวลาและปัจจุบันนั้นมีรายงานว่า มนุษย์เพิ่งขุดแร่เหล่านี้ขึ้นมาใช้บนโลกเพียง 30 % จากแร่นิกเกอร์ที่มีทั้งหมดในโลกใบนี้ครับ
แหล่งกำเนิดของแร่นิกเกอร์นั้นไม่มีใครรู้ได้แต่มีนักวิทยาศาสตร์หลายท่านสันนิษฐานว่า แร่เหล่านี้มาจากอวกาศ มันมาพร้อมอุกกาบาตเมื่อหลายล้านปีที่แล้วและฝังตัวอยู่ใต้ดินเกลื่อนไปทุกโลกครับ
ข้อแตกต่างระหว่างการขุดแร่นิกเกอร์ขึ้นมาทำแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้ากับการกลั่นน้ำมันมาใช้ในรถยนต์น้ำมันนั้นคือ เราสามารถเอาแบตมารีไซเคิลเพื่อเอาแร่ธาตุเหล่านั้นออกจากแบตเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้มากถึง 97 % นะครับ แต่ในทางกลับกัน ยังไม่มีใครทำการรีไซเคิลน้ำมันเบนซินที่เผาไหม้ไปกลางอากาศกลับมาใช้ใหม่ได้เกิน 1 % จากปริมาณการใช้งานของโลกเลยครับ
รู้หรือไม่ว่าเหรียญบาททำจากแร่นิกเกอร์?
เหรียญบาทหรือเหรียญกษาปณ์ราคา 1 บาท ทำมาจากโลหะ 2 ชนิด คือมีไส้เป็นเหล็กชุบด้วยนิกเกิล น้ำหนักของแต่ละเหรียญเท่ากับ 3.00 กรัมพอดิบพอดี มีความหนา 1 มิลลิเมตร กว้าง 20 มิลลิเมตร แต่เดิมใช้เป็นทองแดงชุบนิกเกิล แต่ต่อมาราคาทองแดงพุ่งสูงขึ้น จนไม่คุ้มที่จะผลิตออกมาใช้งาน จึงได้มีการเปลี่ยนมาใช้เป็นเหล็กแทน – ที่มา : เกร็ดความรู้
ผมมองว่าถ้าอนาคตอันใกล้นี้ แร่นิกเกอร์สำหรับใช้ในการสร้างแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้านั้นมีราคาสูงขึ้น ผมว่าคนมีคนแลกเหรียญบาทมาหลอมเพื่อ extract (แยก)แร่นิกเกอร์ออกจากเหล็กและนำมาขายทอดตลาดแน่นอนครับ
สรุปให้เลยนะครับ นิกเกอร์เป็นแร่ที่มีราคาถูกกว่าทองแดงครับ แต่เดี๋ยวผมจะสรุปให้ตอนท้ายอีกทีว่าตอนนี้ Tesla เริ่มหันไปใช้แร่อื่นทดแทนนิกเกอร์กันแล้วครับ
3. Lithium (ลิเธียม)
อุตสาหกรรมยานยนต์เป็นกลุ่มอุตสาหกรรมที่ต้องการ “ลิเทียมคลอไรด์ (LiCl)” มาแปรรูปสู่การใช้งาน ซึ่งลิเทียมคลอไรด์พบได้มากตามแหล่งธรรมชาติประเภท “ทะเลทรายเกลือ” (Salar) ที่เกิดขึ้นจากการระเหยและการเผาของแสงแดดของทะเลสาบนํ้าเค็ม จนเกิดทะเลทรายเกลือ โดยนํ้าใต้ดินที่อยู่ด้านล่างทะเลทรายเกลือจะเป็นนํ้าเค็มที่มีส่วนผสมของลิเทียมคลอไรด์จำนวนมาก ซึ่งนํ้าเค็มใต้ดินนี้จะถูกนำมาใช้ผลิตลิเทียมคลอไรด์ และถูกนำมาทำปฏิกิริยากับโซดาแอช (Na2CO3) เพื่อให้ได้ลิเทียมคาร์บอเนต (Li2CO3) ก่อนจะแปรรูปเป็นโลหะลิเทียม เพื่อนำมาทำเป็นขั้วแคโทดของแบตเตอรี่ต่อไป – ที่มา ฐานเศษรฐกิจ
สรุปแล้ว แร่ลิเธียมในปัจจุบันนั้นหาง่ายกว่าน้ำมันเป็นอย่างมาก แต่ของทุกอย่างบนโลกมีจำนวนจำกัดแหละครับ เกลือยังมีจำนวนจำกัดเลยครับ เพียงแต่ว่าทุกวันนี้การบริโภคเกลือมันไม่ได้เยอะมากจนต้องมาเดือดร้อนกับปริมาณเกลือในท้องทะเลครับ ส่วนนี้คือตารางการส่งออกแร่ lithium บนโลกใบนี้จะเห็นได้ว่าออสเตรเลียทำการผลิตแร่ลิเธียมออกมาเยอะมากๆ แต่ปริมาณเก็บสะสมของแร่ริเธียมนั้นชิลิยังเป็นที่หนึ่งอยู่นะครับ
4. แมงกานีส
แร่แมงกานีสมีสัญลักษณ์ทางเคมีว่า Mn หมายเลขอะตอม. 25
แต่สิ่งสำคัญคือ แร่แมงกานีสถูกจัดให้เป็นแร่ที่หาง่ายติดอันดับ 5 ของโลกครับ คือมันหาง่ายยิ่งกว่าอลูมิเนียมอีกครับ มันหาง่ายจนกลายเป็นว่าประเทศไทยก็เป็นแหล่งผลิตแร่แมงกานีสเพื่อส่งออกเช่นกันครับ
สรุป
เท่าที่อ่านมาทั้งหมดทุกท่านก็จะเริ่มรู้แล้วนะครับว่า แร่ที่มีน้อยที่สุดในโลกสำหรับการผลิตแบตคือนิกเกอร์ซึ่งเป็นแร่ต้นกำเนิดของโคโบล์ตอีกด้วย แต่ปัจจุบันนั้นปรากฏว่าเหรียญที่อยู่ในกระเป๋าเงินของท่านก็ทำจากแร่ธาตุเดียวกันกับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าซะงั้น นั่นก็แสดงว่ามันยังเป็นแร่ที่มีปริมาณอยู่เยอะมากๆ เยอะกว่าทองแดงหรือเงินซะอีกครับ แน่นอนว่าแร่นิกเกอร์นั้นผลิตใหม่หรือสร้างขึ้นมาใหม่ไม่ได้ แต่ว่ามันมีจนเหลือล้นจนกลายมาเป็นเหรียญของท่านได้ แสดงว่าแร่ตัวนี้ไม่น่ากังวลเท่าน้ำมันดิบนะครับ
ปล. ผมยังไม่เคยเห็นใครเอาน้ำมันดิบมาทำเป็นเงินตราแลกเปลี่ยนกันนะครับ แสดงว่ามันมีค่ากว่ามากๆ และหายากกว่าครับ
ผมลืมบอกไปว่า Tesla นั้นเปลี่ยนไปใช้แบต LFP กับ Tesla Model 3 รุ่น SR+ (Standard Range Plus) ซึ่งในตัวแบตนั้นไม่มีแร่ 2 ชนิดแรกกันแล้วครับ(โคโบล์ต + นิกเกอร์) ทำให้ยิ่งผลิตได้ง่ายขึ้นเพราะว่าแบต LFP(lithium iron phosphate) ใช้เหล็กแทนนิกเกอร์นะครับ เหล็กที่เราใช้กันในรถยนต์และอุตสาหกรรมต่างๆ นี่แหละครับ เทสล่าเอามาใช้เป็นแบตเตอรี่รถยนต์ครับ ดังนั้นคุณไม่ต้องห่วงว่าแร่ผลิตแบตจะไม่เพียงพอต่อคนใช้รถยนต์ไฟฟ้าบนโลกอีกแล้วนะครับ เพราะว่าเค้าหันไปใช้แร่ที่มีอยู่เยอะมากกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกกบนโลกครับ ถ้าแร่ไม่พอจริงๆ เค้าคงไปงัดเหล็กจากรถเก่าๆ มารีไซเคิลเอามาเป็นแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าต่อนะครับ
ส่วนแร่ 2 อันที่เหลือก็เป็นแร่ประเภทหาง่ายมากๆ บนโลก อย่างลิเธียมนั้นก็เห็นกันอยู่ว่าต่างประเทศทำนาเกลือเพื่อสกัดแร่ลิเธียมกันเลย อีกตัวก็แมงกานีสที่เรียกว่าหาง่ายกว่าอลูมีเนียมซะอีก จริงๆ ลวดที่กั้นสนามฟุตบอลหรือสร้างเป็นกำแพงก็สร้างจากแมงกานีสผสมอลูมีเนียมนะครับ
ปล. ในโลกนี้นั้น ราคาอลูมีเนียมแพงกว่าแมงกานีสครับ ดังนั้นไม่ต้องห่วงว่าแมงกานีสจะหมดไปจากโลกครับ
BLINK DRIVE TAKE
อย่างไรก็ตามก็อย่าประมาท demand ของรถยนต์ไฟฟ้าที่กำลังจะเติบโตขึ้นอย่าง exponential growth (ทวีคูณ)แหละครับ ผมหมายถึงพวกอุตสาหกรรมไทยที่พยายามหาข้ออ้างว่ารถยนต์ไฟฟ้าไม่ดีต่อโลกนู่นนี่นั่นแล้วก็เตะถ่วงการเปลี่ยนถ่ายเป็นอุตสาหกรรมรถยนต์ไฟฟ้าครับ
จริงๆ แล้วถ้าจะให้แฟร์ที่สุด ผมว่า เราต้องเอาน้ำมันดิบที่ใช้กันนั้นมารวบลงในสมการนี้ด้วยนะครับ ผมขอทิ้งคลิปการแปรรูปน้ำมันเอาไว้ด้านล่างนี้ให้ทุกท่านได้เห็นความจริงนะครับว่าการแปรรูปน้ำมันจากน้ำมันดิบกลางทะเลขึ้นมาสู่ถังน้ำมันของท่านนั้นมันยากเย็นและสกปรกแค่ไหนครับ ที่ผ่านมามีคนล้มป่วยจากการแปรรูปน้ำมันและการเผาไหม้น้ำมันแบบนี้เป็นหลักแสนคน แต่กลับไม่มีใครพูดถึงเคสนี้ในไทยครับ
จริงๆ ผมมีข้อมูลอีกข้อมูลมาแชร์ให้ทุกท่านได้รู้กันด้วยครับ Apple product ทุกชนิดไม่ว่าจะเป็น Ipad, Iphone, Macbook, Macbook Pro หรือแม้กระทั่ง iWatch ใช้แบตเตอรี่ที่มีแร่ชนิดเดียวกันกับรถยนต์ไฟฟ้าและใช้ในปริมาณสัดส่วนที่มากกว่ารถยนต์ไฟฟ้าอย่างมากครับตามรูปด้านล่างนี้ครับ
ในขณะที่ Tesla Model S (รุ่นเก่า)ใช้แร่ cobalt เพียง 15 % ของแบตแต่ Apple iPhone นั้นกลับใช้ถึง 100% ของแบตเลยครับ แต่ปรากฏว่า กลุ่มรักษ์โลกกลับมองข้ามไอโฟนและมาเพ่งเล็งแต่รถยนต์ไฟฟ้า
แบตฯมีค่ามากกว่าทองคำ
ที่ผ่านมา EU หรือสหพันธ์ยุโรปต่างรณรงค์อย่างหนักในการกำจัดแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าโดยการกำหนดกฏหมายบังคับให้รถยนต์ไฟฟ้าทุกคันต้องเอาแบตมารีไซเคิล แต่ที่ผมแปลกใจคือ ทำไมไม่มีใครเอากฏหมายตัวนี้มาใช้กับ Apple iPhone กันเลยครับ
ผมอยากฝากให้คิดอีกเรื่องคือ แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าคือทองคำครับ เวลาแบตเสื่อมแล้ว มันเอาไปใช้เป็น second life คือแบตสำหรับ solar cell ได้อีก 5-10 ปีก่อนที่จะหมดสภาพแบบถาวร เรียกได้ว่า shelf-life ของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า(รวม second life เข้าไปด้วย) จะอยู่ที่ประมาณ 20 ปีครับ และหลังจากเสื่อมสภาพแบบ 100% แล้วก็มีบริษัทรีไซเคิลทั่วโลกต่างจับจ้องที่จะรีไซเคิลแบตเตอรี่เหล่านั้นเพราะว่าตัวแบตนั้นรีไซเคิลเอาแร่ธาตุต่างๆ กลับมาใช้ใหม่ได้มากกว่า 97 % หรือจะสรุปได้ว่าแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า(เสื่อมสภาพแล้ว)มีค่ามากกว่าทองครับ
