další informace o likvidaci a o tom, jak může být toxický materiál nadále používán v bateriích, pokud je recyklován.

olověné a kadmiové baterie představují největší obavy v oblasti životního prostředí, a to natolik, že nikl-kadmium bylo v Evropě v roce 2009 zakázáno. Pokouší se také zakázat olověnou baterii, ale není k dispozici žádná vhodná náhrada, jako tomu bylo v případě nahrazení nikl-kadmia nikl-metal-hydridem. Poprvé byl lithium-ion přidán do seznamu znečišťujících látek. Tato chemie byla klasifikována jako pouze mírně toxická, ale jejich naprostý objem vyžaduje přísnější kontrolu.

olověná kyselina vydláždila cestu k úspěchu recyklace a dnes je více než 97 procent těchto baterií recyklováno v USA. Automobilový průmysl by měl být oceněn za to, že organizoval recyklaci brzy; hnací silou však mohly být spíše obchodní důvody než obavy o životní prostředí. Proces recyklace je jednoduchý a 70 procent hmotnosti baterie je opakovaně použitelné olovo.

více než 50 procent přívodu olova pochází z recyklovaných baterií. Jiné typy baterií nejsou tak hospodárné na recyklaci a nejsou vráceny tak snadno jako kyselina olověná. Několik organizací pracuje na programech, které usnadňují sběr všech baterií. V současné době je recyklováno pouze 20 až 40 procent baterií v mobilních telefonech a dalších spotřebních výrobcích. Cílem recyklace je zabránit vstupu nebezpečných materiálů na skládky a využití získaných materiálů při výrobě nových produktů.

použité baterie by měly být vyjmuty z domácnosti. Je známo, že staré primární buňky unikají a způsobují poškození okolí. Neskladujte staré olověné baterie, kde si děti hrají. Pouhé dotyky olověných pólů mohou být škodlivé. Také udržujte knoflíkové články skryté před malými dětmi, protože mohou tyto baterie spolknout. (Viz BU-703: zdravotní problémy s bateriemi)

přestože jsou olověné baterie šetrné k životnímu prostředí, stále drží silné místo na trhu, zejména jako startovací baterie. Systémy kolové mobility a UPS nemohly fungovat tak ekonomicky, kdyby to nebylo pro tuto spolehlivou baterii. NiCd také nadále drží kritickou pozici mezi dobíjecími bateriemi, protože velké zaplavené NiCd startují proudová letadla a pohánějí vyhlídkové lodě v řekách větších měst. Přestože jsou tyto baterie bez znečištění, jsou v úpadku.

baterie s toxickými látkami budou i nadále u nás a není nic špatného na jejich používání, pokud jsou řádně likvidovány. Každá chemie baterií má svůj vlastní recyklační postup a proces začíná tříděním baterií do správných kategorií.

Olovnatá Kyselina: Recyklace olověné kyseliny začala zavedením startovací baterie v roce 1912. Tento proces je jednoduchý a nákladově efektivní, protože olovo lze snadno extrahovat a lze jej opakovaně použít vícekrát. To vedlo k mnoha ziskovým podnikům a recyklaci dalších baterií.

olověná kyselina jsou nejvíce recyklované baterie. Recyklace je zisková
Obrázek 1: olověná kyselina jsou nejvíce recyklované baterie. Recyklace je zisková

koncem roku 2013 hutě začaly hlásit zvýšený počet Li-ion baterií smíchaných s kyselinou olověnou, zejména ve startovacích bateriích. To může způsobit požáry, což vede k výbuchu a zranění osob. Fyzický vzhled olověných a Li-iontových balení je podobný a třídění při velkém objemu představuje výzvu. Pro spotřebitele, baterie je baterie a lidé jsou lákáni k recyklaci všech baterií, nevadí chemie. Vzhledem k tomu, že více olověné kyseliny je nahrazeno Li-ion, problém se bude jen stupňovat. V letech 2010-2013 došlo k 10násobnému nárůstu hlášených případů infiltrace Li-ion olověnou kyselinou.

Vezměte prosím na vědomí, že Li-ion je při odstraňování těkavější než olověná kyselina. Presorting se provádí z bezpečnostních důvodů a neodděluje nebezpečný materiál. Olověná kyselina je benigní, ale toxická, Li-ion je nezhoubný, ale výbušný.

společnost automobilových inženýrů (SAE) a Mezinárodní elektrotechnická komise (IEC) iniciují akci prostřednictvím zvýšeného povědomí, školení zaměstnanců, identifikace a označování baterií. Rentgenové technologie pro oddělení baterií jsou zkoumány a “ kdo nese odpovědnost?“je žádán. Výrobci baterií kladou odpovědnost na recyklační subjekty, které zase tvrdí, že zátěž a udržitelnost výrobku musí nést výrobce. Rozhodci se mohou stát soudy.

nikl-kadmium: když jsou NiCd baterie bezstarostně zlikvidovány, válec s kovovými články nakonec koroduje na skládce. Kadmium se rozpouští a proniká do přívodu vody. Jakmile začne kontaminace, úřady jsou bezmocné zastavit krveprolití. Naše oceány již vykazují stopy kadmia (spolu s aspirinem, penicilinem a antidepresivy), ale vědci si nejsou jisti jeho původem.

nikl-metal-hydrid: nikl a elektrolyt V NiMH jsou polotoxické. Není-li v oblasti k dispozici žádná služba likvidace, mohou být jednotlivé NiMH baterie zlikvidovány s jiným domácím odpadem v malém množství; s 10 nebo více bateriemi by však uživatel měl zvážit jejich likvidaci na bezpečné skládce odpadu. Lepší alternativou je odebrání použitých baterií do sousedního odpadkového koše k recyklaci.

Primární Lithium: Tyto baterie obsahují kovové lithium, které při kontaktu s vlhkostí prudce reaguje a musí být vhodně zlikvidováno. Pokud by bylo hozeno na skládku v nabitém stavu, těžké zařízení pracující nahoře by mohlo rozdrtit případy a exponované lithium by mohlo zapálit oheň. Požáry skládek je obtížné uhasit a mohou hořet roky pod zemí. Před recyklací použijte úplné vybití, abyste spotřebovali obsah lithia. Primární lithiové baterie (lithium-kovové) se používají ve vojenském boji, stejně jako v hodinkách, senzorech, sluchadlech a zálohování paměti. Lithium-kovová odrůda také slouží jako alkalická náhrada ve formátech AAA, AA a 9V. Li-ion pro mobilní telefony a notebooky neobsahují kovové lithium. (Viz také BU-106: výhody primárních baterií)

Lithium-ion: Li-ion je přiměřeně neškodný, ale použité obaly by měly být řádně zlikvidovány. To se provádí méně pro získání cenných kovů, jako je tomu u olověné kyseliny, než z důvodů životního prostředí, zejména s rostoucím objemem používaným ve spotřebních výrobcích. Li-ion obsahuje škodlivé prvky, které jsou na úrovni toxicity elektronických zařízení.

s rostoucím používáním Li-ion přináší zpráva Evropské komise s názvem „Směrem k baterii budoucnosti“varování kvůli velkému počtu baterií, které splňují konec životnosti. V Evropě nelze Li-ion skládkovat z důvodu toxicity a nebezpečí výbuchu, ani je nelze spalovat, protože popel je také toxický na skládkách. Předmětem zájmu je kobalt a činidla, která spojují elektrodové materiály dohromady.

zpráva již neoznačuje olověnou kyselinu jako nejtoxičtější baterii. Olověná kyselina je jediná baterie, kterou lze výhodně recyklovat. Při recyklaci téměř 100% olověné kyseliny se zaměření přesouvá na Li-ion kvůli rostoucímu objemu a hodnotě získatelných materiálů.

podle zprávy ATZ (2018) obsahuje 33kwh Li-ion trakční baterie elektrického vozidla BMW i3 2 kg (4.4 lb) kobaltu, 6 kg (13 lb) lithia, 12 kg (26 lb) manganu, 12 kg (26 lb) niklu a 35 kg (77 lb) grafitu. Ne všechny získané materiály mohou při recyklaci dosáhnout kvality baterie, ale získané zdroje lze použít pro méně náročné účely. Lithium se také používá jako mazivo.

je dosaženo pokroku a Duesenfeld GmbH demonstruje inovativní metodu, která využívá o 70% méně energie k recyklaci lithium-iontových baterií, které s tradičními tavicími pecemi. Obrázek 2 znázorňuje recyklační závod pro baterie elektrických vozidel v Německu.

recyklační závod pro baterie elektrických vozidel v Německu
Obrázek 2: Recyklační zařízení pro baterie elektrických vozidel v Německu

proces recyklace Li-ion baterií obvykle začíná deaktivací zahrnující úplné vybití, aby se odstranila uložená energie a zabránilo se překvapivé tepelné události. Elektrolyt může být také zmrazen, aby se zabránilo elektrochemickým reakcím během procesu drcení. Duesenfeld patentoval proces, který odpařuje a obnovuje organická rozpouštědla elektrolytu ve vakuu kondenzací. Tento proces prý neprodukuje toxické výfukové plyny. Na obrázku 3 technici rozebírají baterie EV pro recyklaci.

recyklace lithium-iontové EV baterie v kontejneru
obrázek 3: recyklace lithium-iontové EV baterie v kontejneru

následující kroky jsou rozděleny na mechanické, pyrometalurgické a hydrometalurgické úpravy. Mechanické zahrnuje drcení bateriových článků; pyrometalurgické extrahuje kovy tepelným zpracováním; a hydrometalurgie zahrnuje vodné procesy.

po demontáži třídění odděluje měděnou fólii, hliníkovou fólii, separátor a potahové materiály. Nikl, kobalt a měď mohou být recyklovány z odlitku, ale lithium a hliník zůstávají ve strusce. K získání lithia je nutný hydrometalurgický proces. To zahrnuje vyluhování, extrakci, krystalizaci a srážení z kapalného roztoku. Hydrometalurgická úprava se používá k regeneraci čistých kovů, např. lithia, získaných z oddělených nátěrových hmot po mechanických procesech nebo ze strusky v pyrometalurgických procesech.

Umicore v Belgii používá pec k přímému roztavení baterií, aby získal 95% kobaltu, niklu a mědi. Po peci používá Umicore speciální proces praní plynu k čištění toxických spalovacích produktů z výfukových plynů obsahujících fluor.

aby se snížilo nebezpečí požárních incidentů během procesu recyklace, menší recyklační zařízení spalují lithium-iontové baterie externě ve speciálních zařízeních na zpracování odpadu před provedením mechanické separace.

Duesenfeld v Německu vybíjí baterie, drtí je v inertní atmosféře, odpařuje a znovu kondenzuje organická rozpouštědla elektrolytu a odděluje potahový materiál elektrody od zbytku. Kovy se pak vyluhují z bývalých aktivních materiálů. Grafit se filtruje a znovu získává, po kterém se vyrábí lithium-uhličitan, síran nikelnatý, síran kobalt-síran a síran manganatý. Tento proces recyklace poskytuje více kovů než u tepelné metody Umicore. Stopa CO2 je také snížena při úspoře energie a snížení tvorby nebezpečných plynů.

recyklovaný grafit z lithium-iontových baterií
obrázek 4: Recyklovaný grafit z lithium-iontových baterií
recyklovaný lithium-uhličitan z lithium-iontových baterií
obrázek 5: recyklovaný lithium-uhličitan z lithium-iontových baterií
  • 1-minuta YouTube: Ecofriendly recyklace Lithium-iontových baterií s Duesenfeld
  • 4 minuty YouTube: ekologický způsob recyklace EV baterií

alkalické: po snížení obsahu rtuti v alkalických bateriích v roce 1996 nyní mnoho území umožňuje likvidaci těchto baterií jako běžného domácího odpadu; Kalifornie však považuje všechny baterie za nebezpečný odpad. V Evropě jsou za nebezpečný odpad považovány olověné kyseliny, NiCd, rtuťové baterie, netříděné sbírky více typů baterií a elektrolyty baterií. Všichni ostatní mohou být nebezpeční. Většina obchodů prodávajících baterie je také povinna vzít zpět vyčerpané baterie. Alkalické baterie obsahují opakovaně použitelné materiály zinku a manganu, ale proces získávání je přítěží. Vyvíjí se úsilí o zvýšení recyklace alkalických článků z nízkých 4 procent v roce 2015 na 40 procent v roce 2025.

v Severní Americe shromažďují Retriev Technologies, dříve Toxco, a Rbrc (Rchargeable Battery Recycling Corporation) použité baterie a recyklují je. Zatímco Retriev má vlastní recyklační zařízení, RBRC má na starosti sběr baterií a jejich zasílání recyklačním organizacím. Retriev v Trail v Britské Kolumbii tvrdí, že je jedinou společností na světě, která recykluje velké lithiové baterie. Dostávají vyčerpané baterie z těžby ropy v Nigérii, Indonésii a dalších místech. Recyklují také vysloužilé lithiové baterie z raketových sil Minuteman a tuny Li-ion z válečného úsilí. Další divize v Retrievu recyklují nikl-kadmium, nikl-metal-hydrid, olovo, rtuť, alkalické a další.

Evropa a Asie jsou také aktivní v recyklaci použitých baterií. Mezi další recyklační společnosti Sony a Sumitomo Metal v Japonsku a Umicore v Belgii vyvinuly technologii pro získávání kobaltu a dalších drahých kovů z použitých lithium-iontových baterií. (Viz BU-705a: Recyklace baterií jako podnikání)

Umicore používá procesy ultra vysoké teploty (UHT) k recyklaci Li-ion a NiMH baterií. Vyhořelé obaly jsou demontovány a roztaveny v peci UHT. Derby se dělí na kovovou slitinu obsahující měď, kobalt a nikl a strusku, kamenitý odpad obsahující kovy vzácných zemin. Struska může být dále zpracována za účelem získání lithia, ale výroba lithia na baterie ještě není ekonomická a struska se používá pro stavbu. Jsou vyvíjeny metody extrakce lithia pro přepracování na uhličitan lithný pro výrobu Li-iontů. S očekávaným 10násobným růstem používání Li-ion baterií v letech 2020 až 2030 by se opětovné použití lithia mohlo stát ekonomickým, takže kovy skončí ve výrobě baterií znovu podobně jako olovo pro olověné baterie.

recyklační proces

recyklace začíná tříděním baterií do chemií. Sběrná centra umísťují olověnou kyselinu, nikl-kadmium, nikl-metal-hydrid a lithium-ion do určených bubnů, pytlů nebo krabic. Recyklátory baterií tvrdí, že recyklace může být zisková, pokud je k dispozici stálý proud baterií tříděných podle chemie.

proces recyklace začíná odstraněním hořlavého materiálu, jako jsou plasty a izolace, tepelným oxidačním činidlem spalujícím plyn. Znečišťující částice vytvořené procesem hoření jsou před uvolněním do atmosféry eliminovány pračkou rostliny. To ponechává čisté a nahé buňky s obsahem kovu.

buňky se potom nasekají na malé kousky a zahřívají se, dokud kov zkapalní. Nekovové látky se spálí, takže na vrcholu zůstane černá struska, kterou odstraní struskové rameno. Slitiny se usazují podle hmotnosti a jsou odtučněny jako krém ze syrového mléka, zatímco jsou stále v tekuté formě.

kadmium je relativně lehké a odpařuje se při vysokých teplotách. V procesu, který se jeví jako pánev s vroucí vodou, ventilátor fouká kadmiové páry do velké zkumavky, která je chlazena vodní mlhou. Páry kondenzují za vzniku kadmia, které je čisté 99,95 procenta.

někteří recyklátoři neoddělují kovy na místě, ale nalévají tekuté kovy přímo do toho, co průmysl označuje jako „prasata“ (65 liber, 24 kg) nebo „prasata“ (2 000 liber, 746 kg). Ostatní recyklační baterie používají nugety (7 liber, 3,17 kg). Prasata, prasata a nugety jsou dodávány do zařízení na regeneraci kovů, kde se používají k výrobě niklu, chrómu a železa pro nerezovou ocel a další špičkové výrobky.

aby se snížila možnost reaktivní události během drcení, používají někteří recyklátoři kapalný roztok nebo zmrazují baterie na bázi lithia kapalným dusíkem; míchání Li-ion startovacích baterií s běžným typem olověné kyseliny však stále zůstává problémem, protože nabitý Li-ion je mnohem výbušnější než kyselina olověná.

recyklace baterií je energeticky náročná. Zprávy ukazují, že to trvá 6 na 10 krát více energie k rekultivaci kovů z některých recyklovaných baterií než z těžby. Výjimkou je olověná baterie, ze které lze olovo snadno extrahovat a znovu použít bez komplikovaných procesů. Nikl z NiMH lze do určité míry také ekonomicky získat, pokud je k dispozici ve velkém množství.

jsou vyvíjeny nové metody recyklace, které získávají kovy elektrolýzou, známé také jako chemická recyklace. Tento proces je považován za nákladově efektivnější a produkuje vyšší výnosy s méně znečišťujícími látkami než tradiční tavení. Jedna taková alternativa k recyklaci olověných baterií byla vyvinuta společností Aqua Metals. Tato technologie má potenciál revolucionizovat tradiční metody tavení. Elektrochemický proces odděluje olovo štěpením kovů na nanoskopické velikosti částic, které jsou rozptýleny ve vodě za vzniku hydrokolodiálního kovu. Tento proces se nazývá Akvarefining. Technické problémy v tuto chvíli oddalují plnou implementaci.

každá země stanoví svá vlastní pravidla a přidává tarify k kupní ceně nové baterie, aby byla recyklace proveditelná. V Severní Americe, některé recyklační závody fakturují podle hmotnosti a sazby se liší podle chemie. Zatímco NiMH přináší poměrně dobrou návratnost s niklem, vyčerpaná NiCd baterie je méně žádaná kvůli měkkým cenám kadmia. Kvůli špatné hodnotě získávání kovů, Li-ion přikazuje vyšší recyklační poplatek než většina ostatních typů baterií.

recyklace Li-ion baterií ještě není zisková, musí být dotována vládou. Existuje pobídka k obnově nákladného kobaltu. Dnes neexistuje žádná technologie recyklace, která by byla schopna produkovat dostatečně čisté lithium pro druhé použití v bateriích. Lithium pro baterie se těží; použité lithium se používá pro maziva, sklo, keramiku a další aplikace.

paušální náklady na recyklaci tuny baterií jsou 1 000 až 2 000 USD; Evropa doufá, že dosáhne nákladů na tunu 300 USD. V ideálním případě by to zahrnovalo dopravu, ale očekává se, že přesun a manipulace se zbožím zdvojnásobí celkové náklady. Pro zjednodušení dopravy zřizuje Evropa několik menších zpracovatelských závodů ve strategických geografických lokalitách. To je částečně způsobeno Basilejskou Úmluvou, která zakazuje vývoz úplných, ale spotřebovaných olověných baterií. S rostoucím objemem vyřazených baterií se nové technologie snaží učinit recyklaci ziskovou bez podpory agentur a vlád.

upozornění za žádných okolností nesmí být baterie spáleny, protože požár může způsobit výbuch. Při dotyku s elektrolytem používejte schválené rukavice. Při vystavení pokožce okamžitě propláchněte vodou. Pokud dojde k expozici očí, vypláchněte vodou po dobu 15 minut a okamžitě vyhledejte lékaře.

Articles

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.