Biodiversity assessment of EV battery supply chain : analysis from mineral extraction to battery pack production

Abstract

This master thesis investigated biodiversity impacts of NMC622 electric vehicle battery supply chain. The study assessed greenhouse gas emissions, acidification, land occupation and water stress impacts to terrestrial and freshwater ecosystems. The assessment was conducted using the LC-IMPACT method. Inventory analysis was performed via the R&D Greet model and mine land use measured through Google Earth. Locations of production phases corresponded to countries that currently dominate the market.

For terrestrial ecosystems, the supply chain’s impacts were quantified as 8,71E-11 PDF*year using extended characterisation factors and 1,38E-11 PDF*year with core characterisation factors. The extraction and production of cathode materials had the greatest impact. Especially nickel and lithium extraction and processing contributed most significantly due to energy intensive processes and reliance on fossil-based energy sources. Freshwater ecosystem impact was 8,36E-11 PDF*year with extended and 5,76E-11 PDF*year with core characterisation factors. Lithium extraction in Australia was identified as the largest contributor to freshwater biodiversity loss.

Potential ways to reduce the impacts could be shift from fossil-based energy to renewable in the mining sites. This would require new investments for energy infrastructure and initiatives that motivates the change. Implementing water reuse practices in mining operations could reduce the water stress. Usage of recycled materials instead of virgin raw materials could reduce mining related impacts, but development in recycling processes is still needed.

Tämä diplomityö selvitti NMC622-sähköauton akun toimitusketjun biodiversiteettivaikutuksia. Tutkimuksessa arvioitiin kasvihuonekaasupäästöjen, happamoitumisen, maankäytön ja veden kulutuksen vaikutusta maa- ja makeanveden ekosysteemeihin. Arviointi toteutettiin LC-IMPACT-menetelmällä. Inventaarioanalyysi tehtiin R&D Greet -mallilla ja kaivosten maankäyttö mitattiin Google Earthin avulla. Tuotantovaiheiden sijainnit vastasivat maita, jotka tällä hetkellä hallitsevat markkinoita.

Toimitusketjun maaekosysteemeihin kohdistuvat vaikutukset olivat 8,71E-11⁻¹¹ PDF*year laajennetuilla karakterisointikertoimilla ja 1,38E-11 PDF*year ydinkertoimilla. Katodimateriaalien louhinta ja tuotanto aiheuttivat laskennallisesti suurimman biodiversiteettikadon. Erityisesti nikkelin ja litiumin louhinnalla ja jalostuksella havaittiin olevan merkittävä vaikutus. Prosessit ovat energiaintensiivisiä ja hyödyntävät fossiilisia energialähteitä. Makeanveden ekosysteemeihin kohdistuvat vaikutukset olivat 8,36E-11 PDF*year laajennetuilla kertoimilla ja 5,76E-11 PDF*year ydinkertoimilla. Litiumin louhinta Australiassa tunnistettiin suurimmaksi makeanveden biodiversiteettikadon aiheuttajaksi.

Mahdollisia keinoja vaikutusten vähentämiseksi ovat siirtyminen fossiilisista energialähteistä uusiutuviin kaivosalueilla. Tämä vaatisi uusia investointeja energiainfrastruktuuriin. Veden uudelleenkäytön lisäämisellä voitaisiin vähentää kaivostoiminnan vesistressiä. Kierrätettyjen materiaalien käytöllä neitseellisten raaka-aineiden sijaan voitaisiin pienentää kaivostoiminnan vaikutuksia, mutta kierrätysprosessit vaativat vielä lisäkehitystä.