dowiedz się więcej o usuwaniu i o tym, jak toksyczny materiał może być nadal używany w bateriach, jeśli zostanie poddany recyklingowi.

akumulatory na bazie ołowiu i kadmu stanowią największe zagrożenie dla środowiska, tak bardzo, że w 2009 r.w Europie zakazano stosowania niklu i kadmu. Podejmowane są próby wprowadzenia zakazu stosowania akumulatorów ołowiowych, ale nie ma odpowiedniej wymiany, jak to miało miejsce w przypadku zastąpienia niklowo-kadmowego akumulatorem niklowo-metalowo-wodorkowym. Po raz pierwszy litowo-jonowy został dodany do listy zanieczyszczeń. Chemia ta została sklasyfikowana jako lekko toksyczna, ale ich objętość wymaga dokładniejszej kontroli.

kwas ołowiowy utorował drogę do sukcesu recyklingu, a obecnie ponad 97 procent tych baterii jest poddawanych recyklingowi w USA. Przemysł motoryzacyjny powinien otrzymać kredyt za zorganizowanie recyklingu wcześnie; jednak powody biznesowe, a nie obawy dotyczące środowiska mogły być siłą napędową. Proces recyklingu jest prosty, a 70 procent wagi akumulatora to ołów wielokrotnego użytku.

ponad 50 procent ołowiu pochodzi z recyklingu baterii. Inne typy baterii nie są tak ekonomiczne w recyklingu i nie są zwracane tak łatwo jak kwas ołowiowy. Kilka organizacji pracuje nad programami ułatwiającymi gromadzenie wszystkich baterii. Tylko 20 do 40 procent baterii w telefonach komórkowych i innych produktach konsumenckich jest obecnie poddawanych recyklingowi. Celem recyklingu jest zapobieganie przedostawaniu się niebezpiecznych materiałów na składowiska i wykorzystanie odzyskanych materiałów do produkcji nowych produktów.

zużyte baterie należy wyjąć z gospodarstwa domowego. Wiadomo, że stare komórki pierwotne wyciekają i powodują uszkodzenia otaczającego obszaru. Nie przechowuj starych baterii kwasowo-ołowiowych tam, gdzie bawią się dzieci. Samo dotknięcie słupów ołowianych może być szkodliwe. Trzymaj również ogniwa guzikowe ukryte przed małymi dziećmi, ponieważ mogą one połknąć te baterie. (Zob. BU-703: obawy dotyczące zdrowia związane z bateriami)

mimo, że baterie kwasowo-ołowiowe nadal utrzymują silną niszę rynkową, zwłaszcza jako baterie startowe. Mobilność na kołach i systemy UPS nie mogłyby działać tak ekonomicznie, gdyby nie ten niezawodny akumulator. NiCd nadal utrzymuje krytyczną pozycję wśród akumulatorów, ponieważ duże zalane NiCd uruchamiają samoloty odrzutowe i napędzają łodzie widokowe w rzekach większych miast. Chociaż baterie te są wolne od zanieczyszczeń, zanikają.

baterie z substancjami toksycznymi będą nadal z nami i nie ma nic złego w ich używaniu, dopóki są prawidłowo usuwane. Każda chemia akumulatorów ma własną procedurę recyklingu, a proces rozpoczyna się od sortowania baterii w odpowiednich kategoriach.

Kwas Ołowiowy: Recykling kwasu ołowiowego rozpoczął się wraz z wprowadzeniem akumulatora rozruchowego w 1912 roku. Proces jest prosty i ekonomiczny, ponieważ ołów jest łatwy do wyodrębnienia i może być wielokrotnie ponownie użyty. Doprowadziło to do wielu dochodowych firm i recyklingu innych baterii.

 kwas ołowiowy to najbardziej utylizowane baterie. Recykling jest opłacalny
Rysunek 1: kwas ołowiowy to najbardziej zużyte baterie. Recykling jest opłacalny

pod koniec 2013 r.huty zaczęły zgłaszać zwiększoną liczbę baterii litowo-jonowych mieszanych z kwasem ołowiowym, zwłaszcza w akumulatorach ROZRUCHOWYCH. Może to powodować pożary, prowadzące do wybuchu i obrażeń ciała. Wygląd fizyczny pakietów kwasowo-ołowiowych i Li-ion jest podobny, a sortowanie przy dużej objętości stanowi wyzwanie. Dla konsumentów, bateria jest baterią i ludzie są skłonni do recyklingu wszystkich baterii, nie zważając na chemię. Ponieważ więcej kwasu ołowiowego jest zastępowane przez Li-ion, problem tylko się nasili. W latach 2010-2013 odnotowano dziesięciokrotny wzrost zgłaszanych przypadków infiltracji Li-ion kwasem ołowiowym.

należy pamiętać, że Li-ion jest bardziej lotny po usunięciu niż kwas ołowiowy. Wstępne sortowanie odbywa się ze względów bezpieczeństwa, a nie w celu oddzielenia materiałów niebezpiecznych. Kwas ołowiowy jest łagodny, ale toksyczny, Li-ion nie jest złośliwy, ale wybuchowy.

Stowarzyszenie Inżynierów motoryzacji (SAE) i Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) inicjują działania poprzez zwiększenie świadomości, szkolenie pracowników, identyfikację i etykietowanie akumulatorów. Badane są technologie rentgenowskie do rozdzielania baterii i ” kto ponosi odpowiedzialność?”jest pytany. Producenci baterii ponoszą odpowiedzialność na podmioty zajmujące się recyklingiem, które z kolei twierdzą, że ciężar i trwałość produktu muszą ponosić producent. Arbitrami mogą zostać sądy.

niklowo-kadmowy: gdy baterie NiCd są niedbale usuwane, metalowy cylinder ogniwa ostatecznie koroduje na wysypisku. Kadm rozpuszcza się i przedostaje się do wody. Kiedy zaczyna się skażenie, władze są bezradne, aby powstrzymać rzeź. Nasze oceany wykazują już ślady kadmu (wraz z aspiryną, penicyliną i lekami przeciwdepresyjnymi), ale naukowcy nie są pewni jego pochodzenia.

Nikiel-Metal-wodorek: nikiel i elektrolit w NiMH są pół-toksyczne. Jeśli na danym obszarze nie jest dostępna usługa utylizacji, poszczególne baterie NiMH można wyrzucić wraz z innymi odpadami z gospodarstw domowych w małych ilościach; jednak w przypadku 10 lub więcej baterii użytkownik powinien rozważyć ich unieszkodliwienie na bezpiecznym składowisku odpadów. Lepszą alternatywą jest zabranie zużytych baterii do sąsiedzkiego kosza do recyklingu.

Lit Pierwotny: Baterie te zawierają metaliczny lit, który reaguje gwałtownie w kontakcie z wilgocią i należy go odpowiednio usunąć. W przypadku wyrzucenia na wysypisko w stanie naładowanym ciężki sprzęt pracujący na górze może zmiażdżyć skrzynki, a odsłonięty lit może spowodować pożar. Pożary składowisk odpadów są trudne do gaszenia i mogą palić się przez wiele lat pod ziemią. Przed recyklingiem należy zastosować pełne rozładowanie, aby zużyć zawartość litu. Podstawowe baterie litowe (litowo-metalowe) są stosowane w walce wojskowej, a także w zegarkach, czujnikach, aparatach słuchowych i zapasach pamięci. Odmiana litowo-metalowa służy również jako zamiennik alkaliczny w formatach AAA, AA i 9V. Li-ion do telefonów komórkowych i laptopów nie zawiera metalicznego litu. (Patrz także BU-106: zalety baterii podstawowych)

Litowo-jonowy: Li-ion jest w miarę nieszkodliwy, ale zużyte opakowania należy odpowiednio zutylizować. W mniejszym stopniu odzyskuje się cenne metale, jak ma to miejsce w przypadku kwasu ołowiowego, niż ze względów środowiskowych, zwłaszcza ze względu na rosnącą ilość wykorzystywanych w produktach konsumenckich. Li-ion zawiera szkodliwe elementy, które są na poziomie toksyczności urządzeń elektronicznych.

wraz z rosnącym wykorzystaniem Li-ion, raport Komisji Europejskiej zatytułowany „w kierunku baterii przyszłości” zawiera ostrzeżenia ze względu na dużą liczbę akumulatorów, które spełnią warunki wycofania z eksploatacji. W Europie Li-ion nie może być składowany ze względu na toksyczność i niebezpieczeństwo wybuchu, ani nie może być spalany, ponieważ popioły są również toksyczne na wysypiskach. Niepokojący jest kobalt i środki, które wiążą materiały elektrodowe razem.

raport nie wymienia już kwasu ołowiowego jako najbardziej toksycznego akumulatora. Kwas ołowiowy to jedyna bateria, którą można z zyskiem poddać recyklingowi. Dzięki recyklingowi prawie 100% kwasu ołowiowego koncentruje się na Li-ion ze względu na rosnącą objętość i wartość materiałów odzyskiwalnych.

według raportu ATZ (2018) Akumulator Li-ion o mocy 33 kWh w pojeździe elektrycznym BMW i3 zawiera 2 kg (4,4 funta) kobaltu, 6 kg (13 funtów) litu, 12 kg (26 funtów) manganu, 12 kg (26 funtów) niklu i 35 kg (77 funtów) grafitu. Nie wszystkie odzyskane materiały mogą osiągnąć jakość baterii po recyklingu, ale zdobyte zasoby mogą być wykorzystywane do mniej wymagających celów. Lit jest również stosowany jako smar.

postęp jest dokonywany i Duesenfeld GmbH demonstruje innowacyjną metodę, która zużywa 70% mniej energii do recyklingu akumulatorów litowo-jonowych niż w przypadku tradycyjnych pieców hutniczych. Rysunek 2 przedstawia zakład recyklingu akumulatorów pojazdów elektrycznych w Niemczech.

Zakład recyklingu akumulatorów pojazdów elektrycznych w Niemczech
Rysunek 2: Zakład recyklingu akumulatorów do pojazdów elektrycznych w Niemczech

proces recyklingu akumulatorów litowo-jonowych zwykle rozpoczyna się od dezaktywacji polegającej na pełnym rozładowaniu, aby usunąć zmagazynowaną energię i zapobiec niespodziewanemu zdarzeniu termicznemu. Elektrolit można również zamrozić, aby zapobiec reakcjom elektrochemicznym podczas procesu kruszenia. Duesenfeld opatentował proces, który odparowuje i odzyskuje rozpuszczalniki organiczne elektrolitu w próżni przez kondensację. Mówi się, że proces ten nie wytwarza toksycznych gazów spalinowych. Na rysunku 3 technicy demontują akumulatory EV do recyklingu.

Recykling akumulatora litowo-jonowego EV w pojemniku
ryc. 3: Recykling akumulatora litowo-jonowego EV w pojemniku

następujące etapy są podzielone na zabiegi mechaniczne, pirometalurgiczne i hydrometalurgiczne. Mechaniczny polega na kruszeniu ogniw akumulatorowych; pirometalurgiczny ekstraktuje metale przez obróbkę termiczną; i hydrometalurgia obejmuje procesy wodne.

po zdemontowaniu sortowanie oddziela folię miedzianą, folię aluminiową, separator i materiały powłokowe. Nikiel, kobalt i miedź mogą być poddane recyklingowi z odlewu, ale LIT i aluminium pozostają w żużlu. Proces hydrometalurgiczny jest niezbędny do odzyskania litu. Obejmuje to wymywanie, ekstrakcję, krystalizację i wytrącanie z ciekłego roztworu. Obróbka hydrometalurgiczna służy do odzyskiwania czystych metali, np. litu, pozyskanych z oddzielonych materiałów powłokowych po procesach mechanicznych lub z żużla w procesach pirometalurgicznych.

Umicore w Belgii wykorzystuje piec do bezpośredniego stopienia baterii, aby odzyskać 95% kobaltu, niklu i miedzi. Po palenisku Umicore wykorzystuje specjalny proces mycia gazem do oczyszczania toksycznych produktów spalania z gazów spalinowych zawierających fluor.

aby zmniejszyć zagrożenia związane z incydentami pożarowymi podczas procesu recyklingu, mniejsze podmioty zajmujące się recyklingiem spalają baterie litowo-jonowe na zewnątrz w specjalnych zakładach przetwarzania odpadów przed wykonaniem separacji mechanicznej.

Duesenfeld w Niemczech rozładowuje baterie, kruszy je w obojętnej atmosferze, odparowuje i ponownie skrapla organiczne rozpuszczalniki elektrolitu i oddziela Materiał powłoki elektrody od reszty. Metale są następnie ługowane z byłych materiałów aktywnych. Grafit jest filtrowany i odzyskiwany, po czym wytwarza się węglan litu, siarczan niklu, siarczan kobaltu i siarczan manganu. W procesie recyklingu uzyskuje się więcej metali niż w przypadku metody termicznej Umicore. Zmniejsza się również ślad CO2, oszczędzając energię i zmniejszając powstawanie niebezpiecznych gazów.

Grafit z recyklingu z baterii litowo-jonowych
Rysunek 4: Grafit z recyklingu z baterii litowo-jonowych
Recykling węglanu litu z baterii litowo-jonowych
Rysunek 5: recykling węglanu litu z baterii litowo-jonowych
  • 1-minute YouTube: Przyjazny Dla środowiska recykling baterii litowo-jonowych z Duesenfeld
  • 4-minute YouTube: ekologiczna metoda recyklingu baterii EV

alkaliczne: po obniżeniu zawartości rtęci w bateriach alkalicznych w 1996 r. wiele terytoriów pozwala obecnie na wyrzucanie tych baterii jako zwykłych domowych śmieci; jednak Kalifornia uznaje wszystkie baterie za odpady niebezpieczne. W Europie akumulatory kwasowo-ołowiowe, NiCd, zawierające rtęć, niesortowane kolekcje wielu typów akumulatorów i elektrolity akumulatorów są uważane za odpady niebezpieczne. Wszystkie inne mogą przejść jako nieszkodliwe. Większość sklepów sprzedających baterie jest również zobowiązana do odbioru zużytych baterii. Baterie alkaliczne zawierają materiały wielokrotnego użytku z cynku i manganu, ale proces odzyskiwania jest obowiązkiem. Podejmowane są wysiłki na rzecz zwiększenia recyklingu ogniw alkalicznych z niskich 4 proc. w 2015 r.do 40 proc. w 2025 r.

w Ameryce Północnej Retriev Technologies, dawniej Toxco, i Rechargeable Battery Recycling Corporation (RBRC) zbierają zużyte baterie i poddają je recyklingowi. Podczas gdy Retriev ma własne zakłady recyklingu, RBRC jest odpowiedzialny za zbieranie baterii i wysyłanie ich do organizacji recyklingu. Retriev w Trail w Kolumbii Brytyjskiej twierdzi, że jest jedyną firmą na świecie, która przetwarza duże baterie litowe. Otrzymują zużyte baterie z odwiertów naftowych w Nigerii, Indonezji i innych miejscach. Odzyskują również wycofane baterie litowe z silosów rakietowych Minuteman i Tony Li-ion z działań wojennych. Inne działy w Retriev przetwarzają nikiel-kadm, nikiel-Metal-wodorek, ołów, rtęć, zasady i inne.

Europa i Azja również zajmują się recyklingiem zużytych baterii. Między innymi firmy zajmujące się recyklingiem, Sony i Sumitomo Metal w Japonii oraz Umicore w Belgii opracowały technologię odzyskiwania kobaltu i innych metali szlachetnych ze zużytych baterii litowo-jonowych. Bu-705a: Recykling baterii jako firma)

Umicore wykorzystuje procesy ultrawysokiej temperatury (UHT) do recyklingu akumulatorów litowo-jonowych i NiMH. Zużyte opakowania są demontowane i topione w piecu UHT. Derby są podzielone na Stop Metali zawierający miedź, kobalt i nikiel oraz żużel, kamienne odpady zawierające metale ziem rzadkich. Żużel może być dalej przetwarzany w celu odzyskania litu, ale produkcja litu akumulatorowego nie jest jeszcze ekonomiczna, a żużel jest wykorzystywany do budowy. Opracowywane są metody ekstrakcji litu do ponownego przetworzenia w węglan litu do produkcji Li-ion. Przy przewidywanym 10-krotnym wzroście wykorzystania akumulatorów litowo-jonowych w latach 2020-2030 ponowne wykorzystanie litu może stać się ekonomiczne, więc metale ponownie trafiają do produkcji baterii, podobnie jak ołów w przypadku akumulatorów kwasowo-ołowiowych.

proces recyklingu

Recykling rozpoczyna się od sortowania baterii na chemikalia. Centra zbiórki umieszczają kwas ołowiowy, niklowo-kadmowy, niklowo-metalowo-wodorkowy i litowo-jonowy w wyznaczonych beczkach, workach lub pudełkach. Recyklerzy akumulatorów twierdzą, że recykling może być opłacalny, jeśli udostępniony zostanie stały strumień akumulatorów posortowanych według chemii.

proces recyklingu rozpoczyna się od usunięcia materiałów palnych, takich jak Tworzywa sztuczne i izolacja, za pomocą gazowego utleniacza termicznego. Zanieczyszczenia powstałe w procesie spalania są eliminowane przez płuczkę zakładu przed uwolnieniem do atmosfery. Pozostawia to czyste i nagie komórki z zawartością metalu.

komórki są następnie siekane na małe kawałki i podgrzewane, aż metal się upłynni. Substancje niemetaliczne są wypalane, pozostawiając na wierzchu czarny żużel, który usuwa ramię żużla. Stopy osadzają się w zależności od wagi i są odtłuszczone jak śmietana z surowego mleka, a jednocześnie są w postaci płynnej.

kadm jest stosunkowo lekki i odparowuje w wysokich temperaturach. W procesie, który wygląda jak patelnia z gotującą się wodą, wentylator dmuchnie parę kadmu do dużej rury, która jest chłodzona mgłą wodną. Pary skraplają się, tworząc kadm o czystości 99,95%.

niektóre recyklery nie oddzielają metali na miejscu, ale wlewają ciekłe metale bezpośrednio do tego, co przemysł określa jako ” świnie „(65 funtów, 24 kg) lub” świnie ” (2000 funtów, 746 kg). Inne recyklery baterii używają samorodków (7 funtów, 3,17 kg). Świnie, świnie i bryłki są wysyłane do zakładów odzyskiwania metali, gdzie są używane do produkcji niklu, chromu i żelaza do stali nierdzewnej i innych wysokiej klasy produktów.

aby zmniejszyć możliwość reaktywnego zdarzenia podczas kruszenia, niektóre recyklery używają ciekłego roztworu lub zamrażają baterie na bazie litu ciekłym azotem; jednak mieszanie akumulatorów litowo-jonowych ze wspólnym typem kwasu ołowiowego nadal pozostaje problemem, ponieważ naładowany Li-ion jest znacznie bardziej wybuchowy niż kwas ołowiowy.

recykling baterii jest energochłonny. Raporty pokazują, że odzyskiwanie metali z niektórych baterii pochodzących z recyklingu wymaga od 6 do 10 razy więcej energii niż wydobycie. Wyjątkiem jest akumulator kwasowo-ołowiowy, z którego ołów można łatwo wydobyć i ponownie wykorzystać bez skomplikowanych procesów. Do pewnego stopnia nikiel z NiMH może być również odzyskiwany ekonomicznie, jeśli jest dostępny w dużych ilościach.

opracowywane są nowe metody recyklingu, które pobierają metale przez elektrolizę, znane również jako recykling chemiczny. Mówi się, że proces ten jest bardziej opłacalny i daje wyższe plony przy mniejszej ilości zanieczyszczeń niż tradycyjne wytapianie. Jedną z takich alternatyw dla recyklingu akumulatorów kwasowo-ołowiowych została opracowana przez Aqua Metals. Technologia ta może zrewolucjonizować tradycyjne metody topienia. Proces elektrochemiczny oddziela ołów przez rozbicie metali na cząstki o rozmiarach nanoskopowych, które są rozproszone w wodzie, tworząc Metal hydro-kolodialny. Proces ten nazywany jest AquaRefining. Problemy techniczne opóźniają w tej chwili pełne wdrożenie.

każdy kraj ustala własne zasady i dodaje taryfy do ceny zakupu nowej baterii, aby recykling był możliwy. W Ameryce Północnej niektóre zakłady recyklingu fakturują wagowo, a stawki różnią się w zależności od chemii. Podczas gdy NiMH daje dość dobry zwrot z niklem, zużyta bateria NiCd jest mniej popytu ze względu na miękkie ceny kadmu. Ze względu na niską wartość odzyskiwania metalu, Li-ion pobiera wyższą opłatę recyklingową niż większość innych typów baterii.

Recykling akumulatorów litowo-jonowych nie jest jeszcze opłacalny musi być dotowany przez rząd. Istnieje zachęta do odzyskiwania kosztownego kobaltu. Obecnie nie istnieje żadna technologia recyklingu, która byłaby w stanie wytworzyć wystarczająco czystego litu, aby można było go ponownie wykorzystać w bateriach. Lit jest wydobywany na baterie; używany lit jest używany do smarów, szkła, ceramiki i innych zastosowań.

płaski koszt recyklingu Tony baterii wynosi od 1000 do 2000 usd; Europa ma nadzieję osiągnąć koszt za tonę 300 USD. W idealnym przypadku obejmowałoby to transport, ale oczekuje się, że transport i obsługa towarów podwoi całkowity koszt. Aby uprościć transport, Europa tworzy kilka mniejszych zakładów przetwórczych w strategicznych lokalizacjach geograficznych. Częściowo wynika to z Konwencji bazylejskiej, która zakazuje wywozu kompletnych, ale zużytych akumulatorów kwasowo-ołowiowych. Wraz ze wzrostem ilości zużytych baterii próbuje się wprowadzać nowe technologie, aby recykling był opłacalny bez wsparcia agencji i rządów.

Uwaga w żadnym wypadku baterie nie powinny być spalane, ponieważ pożar może spowodować wybuch. Nosić zatwierdzone rękawice podczas dotykania elektrolitu. W przypadku kontaktu ze skórą natychmiast przepłukać wodą. W przypadku narażenia oczu, przepłukać wodą przez 15 minut i natychmiast skonsultować się z lekarzem.

Articles

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.