재활용은 수학적으로 볼 때, 우리가 영원히 땅에서 물건을 파낼 수 없다는 사실에 대한 명백한 해답이다. 하지만 경제적으로? 그건 상황이 까다로워진다. 천연 재료는 종종 재활용 재료보다 가격이 저렴하고, 전기차처럼 빠르게 움직이는 기술에서는 추가적인 반전이 있다: 자동차가 폐차될 때쯤이면, 업계는 이미 다른 배터리 화학으로 전환했을 수 있어서, 낡은 배터리는 사용한 냅킨만큼 가치가 있을 수 있다.

그럼에도 불구하고, 난징 대학의 Xin Xiong이 이끄는 새로운 연구는 중국에서 재활용이 향후 수십 년 동안 전기차 제조에 필요한 많은 핵심 재료의 주요 공급원이 될 수 있다고 시사한다. 연구진은 2010년부터 2050년까지 재활용 공급이 제조 수요에 어떻게 부합하는지 모델링했으며, 하이브리드, 배터리 전기, 심지어 연료 전지 차량의 배터리 재료(리튬, 코발트, 니켈, 망간, 인, 나트륨, 황, 흑연)와 모터 요소(구리, 네오디뮴, 디스프로슘, 사마륨, 세륨)를 포함했다.

그들은 배터리 및 모터 기술이 어떻게 진화할지에 대한 네 가지 시나리오를 실행했는데, 느린 전환에서 고체 상태 리튬 및 나트륨 배터리로의 전환, 그리고 희토류 사용이 적은 모터로의 빠른 전환까지 포함한다. 모델은 각 요소의 '순환 가능성'을 계산하는데, 이는 같은 해에 재활용 재료로 충족될 수 있는 제조 수요의 비율이다. 또한 최근 중국 정책을 반영하여 특정 배터리 요소의 재활용률을 현재 40%에서 최소 98%로 높이고, 2030년까지 신차 판매에서 전기차의 비중을 45%에서 60%로 높이는 것을 목표로 한다.

모델에서 하이브리드와 플러그인 하이브리드는 결국 사라지지만, 배터리 전기 판매는 2050년까지 계속 증가한다. 이는 재활용 업체에 들어오는 차량 수가 지연되지만 꾸준히 증가한다는 것을 의미한다. 특히 모델은 배터리가 차량 수명이 끝나기 전에 용량 손실로 인해 자주 교체될 것이라고 가정하기 때문이다. 특히 상업용으로 많이 사용되는 경우에 그렇다. 중국의 배터리 교환 스테이션을 추가하면, 추가 배터리가 제조되고 재활용된다.

모든 시나리오에서 재활용은 일반적으로 제조 수요의 상당 부분을 충족시키기 위해 증가하지만, 패턴은 다양하다. 초기에는 전기차 붐이 결국 폐차 붐을 낳으면서 재활용 공급이 증가한다. 그러나 코발트와 같은 일부 요소의 경우, 업계가 저코발트 화학으로 전환하면서 수요가 감소할 수 있고, 갑자기 재활용 공급이 넘쳐난다. 반대로 니켈과 망간 수요는 급증하여 재활용 비율이 상대적으로 평평하게 유지될 수 있다.

모터 요소도 비슷한 이야기를 하지만, 기술 변화에 민감하다. 예를 들어 세륨이 더 비싼 희토류를 대체하기 시작하는 경우가 그렇다. 어떤 시나리오를 선택하느냐에 따라 모델은 재활용이 충당할 수 있는 수요와 여전히 구식 광산이 필요한 수요를 보여준다.

물론, 이 모든 것은 '효과적인 재활용'이라는 단어에 달려 있다. 연구진은 높은 수치를 달성하기 위해 보완해야 할 몇 가지 약한 고리를 지적한다. 중국은 이미 규제를 통해 도움을 주고 있다. 각 배터리의 화학 성분을 식별하는 '배터리 여권'을 의무화하고, 폐배터리를 허가받은 재활용 업체로 더 많이 보내는 것을 추진하고 있다. 그러나 그들은 중국이 아직 새 배터리에 재활용 함량의 최소 기준을 요구하지 않는다고 지적한다. 그리고 복잡한 재활용 체인은 더 많은 전기차를 처리하기 위해 확장되면서 병목 현상이 발생할 수 있다.

배터리의 흑연은 값싸기 때문에 현재 재활용되지 않는 경우가 많듯이, 나트륨 배터리와 같은 새로운 기술은 양날의 검이 될 수 있다: 더 저렴한 배터리는 좋지만, 재활용 업체가 처리할 가치 있는 물질이 줄어든다. 그럼에도 불구하고, 복잡성에도 불구하고, 모델은 많은 재료에 대해 수학이 꽤 잘 맞을 수 있음을 시사한다.