Learn about disposal and how toxic material can continue to use in batteries if recycled.

lyijy-ja kadmiumpohjaiset paristot aiheuttavat suurimmat ympäristöhuolet siinä määrin, että nikkelikadmium kiellettiin Euroopassa vuonna 2009. Myös lyijypohjainen akku yritetään kieltää, mutta sopivaa korvaavaa ainetta ei ole saatavilla kuten aiemmin, kun nikkeli-kadmium korvataan nikkeli-metallihydridillä. Saasteiden luetteloon on ensimmäistä kertaa lisätty litiumioni. Tämä kemia luokiteltiin vain lievästi myrkylliseksi, mutta niiden pelkkä tilavuus vaatii tarkempaa tarkastelua.

lyijyhappo raivasi tietä kierrätyksen menestykselle, ja nykyään yli 97 prosenttia näistä paristoista kierrätetään Yhdysvalloissa. Autoteollisuudelle on annettava tunnustusta siitä, että se on järjestänyt kierrätyksen varhaisessa vaiheessa, mutta liikkeellepanevina voimina ovat saattaneet olla pikemminkin liiketoiminnalliset kuin ympäristöhuolet. Kierrätysprosessi on yksinkertainen ja 70 prosenttia akun painosta on uudelleenkäytettävää lyijyä.

yli 50 prosenttia lyijystä tulee kierrätetyistä akuista. Muut akkutyypit eivät ole yhtä edullisia kierrättää, eikä niitä palauteta yhtä helposti kuin lyijyhappoa. Useat järjestöt työstävät ohjelmia, joiden avulla kaikkien paristojen kerääminen olisi kätevää. Matkapuhelinten ja muiden kuluttajatuotteiden akuista vain 20-40 prosenttia kierrätetään tällä hetkellä. Kierrätyksen tavoitteena on estää vaarallisten materiaalien päätyminen kaatopaikoille ja hyödyntää haettuja materiaaleja uusien tuotteiden valmistuksessa.

käytetyt paristot tulee poistaa kotitaloudesta. Vanhojen primäärisolujen tiedetään vuotavan ja aiheuttavan vahinkoa ympäröivälle alueelle. Älä säilytä vanhoja lyijyakkuja siellä, missä lapset leikkivät. Pelkkä lyijypylväisiin koskeminen voi olla haitallista. Pidä myös nappisolut piilossa pieniltä lapsilta, koska he voivat niellä nämä paristot. (KS.bu-703: akkuja koskevat terveyshuolet)

vaikka lyijyakut ovat ympäristön kannalta epäystävällisiä, niillä on edelleen vahva markkinarako erityisesti käynnistysakkuina. Pyörillä varustetut liikkuvuus-ja UPS-järjestelmät eivät voisi toimia yhtä taloudellisesti ilman tätä luotettavaa akkua. NiCd: llä on myös edelleen kriittinen asema ladattavien akkujen joukossa, kun suuret tulvivat NiCd: t käynnistävät suihkukoneita ja kuljettavat kiertoajeluveneitä suurempien kaupunkien joissa. Vaikka nämä akut ovat saasteettomia, ne ovat rappeutumassa.

myrkyllisiä aineita sisältävät Paristot säilyvät meillä jatkossakin, eikä niiden käytössä ole mitään vikaa niin kauan kuin ne hävitetään asianmukaisesti. Jokaisella akkukemialla on oma kierrätysmenettelynsä ja prosessi alkaa lajittelemalla paristot oikeisiin luokkiin.

Lyijyhappo: Lyijyhapon kierrätys alkoi käynnistyspatterin käyttöönotosta vuonna 1912. Prosessi on yksinkertainen ja kustannustehokas, koska lyijyä on helppo poimia ja sitä voidaan käyttää uudelleen useita kertoja. Tämä johti moniin kannattaviin yrityksiin ja muiden akkujen kierrätykseen.

lyijyhappo on eniten kierrätettyjä akkuja. Kierrätys on kannattavaa
Kuva 1: lyijyhappo on eniten kierrätettyjä akkuja. Kierrätys on kannattavaa

loppuvuodesta 2013 sulattamot alkoivat raportoida lyijyhappoon sekoitettavien Li-ioniakkujen lisääntyneestä määrästä erityisesti käynnistysakkuissa. Tämä voi aiheuttaa tulipaloja, jotka johtavat räjähdykseen ja henkilövahinkoihin. Lyijyhappo-ja Li-ionipakkausten ulkonäkö on samankaltainen, ja niiden lajittelu suurella tilavuudella on haasteellista. Kuluttajille akku on akku ja ihmiset ovat houkutelleet kierrättää kaikki paristot, puhumattakaan kemiasta. Kun enemmän lyijyhappoa korvataan Li-ionilla, ongelma vain pahenee. Vuosina 2010-2013 ilmoitetut Li-ionin tunkeutumistapaukset lyijyhapolla ovat 10-kertaistuneet.

huomaa, että Li-ioni haihtuu herkemmin riisuttuna kuin lyijyhappo. Presorttausta tehdään turvallisuussyistä eikä vaarallisen materiaalin erottamiseksi. Lyijyhappo on hyvänlaatuinen mutta myrkyllinen, Li-ioni ei-pahanlaatuinen mutta räjähtävä.

Autoinsinöörien seura (SAE) ja kansainvälinen Sähkötekninen komissio (IEC) aloittavat toimet lisäämällä tietoisuutta, työntekijöiden koulutusta, akkujen tunnistamista ja merkintöjä. Röntgentekniikoita paristojen erottamiseksi tutkitaan ja ” kuka kantaa vastuun?”kysytään. Akkuvalmistajat sysäävät vastuun kierrättäjille, jotka puolestaan väittävät, että tuotteen taakan ja kestävyyden on oltava valmistajan vastuulla. Tuomioistuimista voi tulla välimiehiä.

Nikkelikadmium: kun NiCd-paristot hävitetään huolimattomasti, metallinen kennosylinteri syöpyy lopulta kaatopaikalle. Kadmium liukenee ja tihkuu veteen. Kun saastuminen alkaa, viranomaiset eivät pysty pysäyttämään verilöylyä. Merissämme on jo jälkiä kadmiumista (aspiriinin, penisilliinin ja masennuslääkkeiden ohella), mutta tiedemiehet eivät ole varmoja sen alkuperästä.

nikkeli-metallihydridi: nikkeli ja NIMH: n elektrolyytti ovat puolimyrkyllisiä. Jos alueella ei ole käytettävissä hävittämispalvelua, yksittäiset NiMH-paristot voidaan hävittää muiden kotitalousjätteiden mukana pieninä määrinä; kuitenkin, jos paristoja on vähintään 10, käyttäjän tulisi harkita niiden hävittämistä turvalliselle kaatopaikalle. Parempi vaihtoehto on viedä käytetyt paristot naapuruston jäteastiaan kierrätettäväksi.

Primäärinen Litium: Nämä akut sisältävät metallista litiumia, joka reagoi voimakkaasti joutuessaan kosketuksiin kosteuden kanssa, ja ne on hävitettävä asianmukaisesti. Jos ne heitetään kaatopaikalle latautuneena, päällä toimivat raskaat laitteet voivat murskata kotelot ja altistunut litium voi sytyttää tulipalon. Kaatopaikkapalot ovat vaikeita sammuttaa ja ne voivat palaa vuosia maan alla. Ennen kierrätystä käytä täysi purkaus litiumpitoisuuden kuluttamiseksi. Primaarisia litiumparistoja (litium-metalli) käytetään sotilastaisteluissa sekä kelloissa, sensoreissa, kuulolaitteissa ja muistin varmuuskopioinnissa. Litiummetallilajike toimii myös emäksisenä korvaajana AAA -, AA-ja 9V-muodoissa. Matkapuhelinten ja kannettavien tietokoneiden Li-ioni ei sisällä metallista litiumia.

litium-ioni: Li-ioni on kohtuullisen vaaraton, mutta käytetyt pakkaukset on hävitettävä asianmukaisesti. Tämä tehdään vähemmän arvokkaiden metallien talteenottamiseksi, kuten lyijyhaponkin tapauksessa, kuin ympäristösyistä, erityisesti kulutustuotteissa käytettävän määrän kasvaessa. Li-ioni sisältää haitallisia alkuaineita, jotka ovat elektronisten laitteiden myrkyllisyystasolla.

Li-ion käytön lisääntyessä Euroopan komission raportti ”kohti tulevaisuuden akkua” antaa varoituksia, koska käytöstä poistuvia paristoja on paljon. Euroopassa Li-ioneja ei voi sijoittaa kaatopaikalle myrkyllisyyden ja räjähdysvaaran vuoksi, eikä niitä voi myöskään polttaa, koska tuhka on myrkyllistä myös kaatopaikoilla. Huolta aiheuttavat koboltti ja elektrodimateriaaleja yhteen sitovat aineet.

raportti ei enää leimaa lyijyhappoa myrkyllisimmäksi akuksi. Lyijyhappo on ainoa akku, jota voidaan kierrättää kannattavasti. Kun lähes 100% lyijyhaposta kierrätetään, painopiste siirtyy Li-ioniin, koska palautettavien materiaalien määrä ja arvo kasvavat.

ATZ: n raportin (2018) mukaan BMW i3-sähköauton 33kwh: n Li-ion-ajoakku sisältää 2kg (4,4 lb) kobolttia, 6kg (13 lb) litiumia, 12kg (26 lb) mangaania, 12kg (26 lb) nikkeliä ja 35kg (77 lb) grafiittia. Kaikki haetut materiaalit eivät kierrätettynä välttämättä saavuta akkukelpoista laatua, mutta saatuja resursseja voidaan käyttää vähemmän vaativiin tarkoituksiin. Litiumia käytetään myös voiteluaineena.

edistystä tapahtuu, ja Duesenfeld GmbH esittelee innovatiivisen menetelmän, joka käyttää 70% vähemmän energiaa litiumioniakkujen kierrättämiseen perinteisissä sulatusuuneissa. Kuvassa 2 esitetään sähköajoneuvojen akkujen kierrätyslaitos Saksassa.

 sähköautojen akkujen kierrätyslaitos Saksassa
kuva 2: Sähköajoneuvojen akkujen kierrätyslaitos Saksassa

Li-ion-akkujen kierrätysprosessi alkaa yleensä deaktivoinnilla, johon liittyy täysi purkaus varastoidun energian poistamiseksi ja yllätystermisyyden estämiseksi. Elektrolyytti voidaan myös jäädyttää sähkökemiallisten reaktioiden estämiseksi murskausprosessin aikana. Duesenfeld patentoi prosessin,joka haihduttaa ja ottaa elektrolyytin orgaaniset liuottimet talteen tyhjiössä kondensoimalla. Tämän prosessin ei sanota tuottavan myrkyllisiä pakokaasuja. Kuvassa 3 teknikot purkavat EV-paristoja kierrätystä varten.

litiumioniakun kierrätys säiliössä
kuva 3: litiumioniakun kierrätys säiliössä

seuraavat vaiheet jaetaan mekaanisiin, pyrometallurgisiin ja hydrometallurgisiin käsittelyihin. Mekaaninen liittyy murskaus akkukennot; pyrometallurginen uutteet metallit lämpökäsittelyllä; ja hydrometallurgia liittyy vesipitoisia prosesseja.

purkamisen jälkeen lajitellaan kuparifolio, alumiinifolio, erotin ja päällystemateriaalit. Valusta voidaan kierrättää nikkeliä, kobolttia ja kuparia, mutta litium ja alumiini jäävät kuonaan. Litiumin talteenotto edellyttää hydrometallurgista prosessia. Tämä sisältää huuhtoutumisen, uuttamisen, kiteyttämisen ja saostamisen nestemäisestä liuoksesta. Hydrometallurgisella käsittelyllä otetaan talteen puhtaita metalleja, esimerkiksi litiumia, jotka on saatu erotetuista pinnoitemateriaaleista mekaanisten prosessien jälkeen tai kuonasta pyrometallurgisissa prosesseissa.

Umicoressa Belgiassa käytetään uunia, jossa akut sulatetaan suoraan, jotta 95% koboltista, nikkelistä ja kuparista saadaan talteen. Uunin jälkeen Umicore käyttää erityistä kaasunpesuprosessia myrkyllisten polttotuotteiden puhdistamiseen pakokaasuja sisältävästä fluorista.

kierrätysprosessin aikaisten tulipalojen vaarojen vähentämiseksi pienemmät kierrättäjät polttavat litiumioniakkuja ulkoisesti erityisissä jätteenkäsittelylaitoksissa ennen mekaanista erottelua.

Duesenfeld Saksassa purkaa akut, murskaa ne inertissä ilmakehässä, haihduttaa ja tiivistää elektrolyytin orgaaniset liuottimet uudelleen ja erottaa elektrodin pinnoitemateriaalin muusta. Tämän jälkeen metallit huuhtoutuvat entisistä aktiivisista aineista. Grafiitti suodatetaan ja saadaan takaisin, minkä jälkeen valmistetaan litiumkarbonaattia, nikkelisulfaattia, kobolttisulfaattia ja mangaanisulfaattia. Tässä kierrätysprosessissa saadaan enemmän metalleja kuin Umicore-lämpömenetelmällä. Myös CO2-jalanjälki pienenee samalla, kun energiaa säästyy ja vaarallisten kaasujen muodostuminen vähenee.

litiumioniakkujen Kierrätetty grafiitti
Kuva 4: Litiumioniakkujen kierrätetty grafiitti
litiumioniakkujen Kierrätetty litiumkarbonaatti
kuva 5: litiumioniakkujen Kierrätetty litiumkarbonaatti
  • 1-minuutti YouTube: ympäristöystävällinen litiumioniakkujen kierrätys Duesenfeldin kanssa
  • 4 minuutin YouTube: ympäristöystävällinen menetelmä EV-akkujen kierrättämiseksi

alkalinen: kun alkaliparistojen elohopeapitoisuutta on vuonna 1996 alennettu, monet alueet sallivat nykyään näiden akkujen hävittämisen tavallisena kotitalousroskana; Kalifornia pitää kuitenkin kaikkia akkuja vaarallisena jätteenä. Euroopassa vaarallisena jätteenä pidetään lyijyhappoa, NiCd: tä, paristoja sisältävää elohopeaa, useiden akkutyyppien lajittelemattomia kokoelmia ja akkujen elektrolyyttejä. Kaikki muut voidaan hyväksyä vaarattomiksi. Suurin osa paristoja myyvistä kaupoista joutuu myös ottamaan käytettyjä akkuja takaisin. Alkaliparistot sisältävät sinkin ja mangaanin uudelleenkäytettäviä materiaaleja, mutta talteenotto on rasite. Alkalikennojen kierrätystä pyritään nostamaan vuoden 2015 alhaisesta 4 prosentista 40 prosenttiin vuonna 2025.

Pohjois-Amerikassa Retriev Technologies, entinen Toxco, ja Rechargeable Battery Recycling Corporation (Rbrc) keräävät käytettyjä akkuja ja kierrättävät ne. Retrievillä on omat kierrätyslaitokset, mutta rbrc vastaa paristojen keräämisestä ja lähettämisestä kierrätysjärjestöille. Retriev Trailissa Brittiläisessä Kolumbiassa väittää olevansa maailman ainoa suuria litiumakkuja kierrättävä yritys. He saavat käytettyjä akkuja öljynporauksesta Nigeriassa, Indonesiassa ja muissa paikoissa. He myös kierrättävät Minuteman-ohjussiilojen käytöstä poistettuja litiumakkuja ja tonneittain sotatoimista saatua Litiumionia. Muut jaot Retriev kierrättää nikkeli-kadmium, nikkeli-metalli-hydridi, lyijy, elohopea, emäksinen ja enemmän.

myös Euroopassa ja Aasiassa kierrätetään käytettyjä paristoja. Muun muassa Sony ja Sumitomo Metal Japanissa ja Umicore Belgiassa ovat kehittäneet teknologiaa, jolla koboltti ja muut jalometallit saadaan talteen käytetyistä litiumioniakuista. Bu-705a: Akkujen kierrätys bisneksenä)

Umicore käyttää ultra-high temperature (UHT) – prosesseja Li-ion-ja NiMH-akkujen kierrättämiseen. Käytetyt pakkaukset puretaan ja sulatetaan UHT-uunissa. Derbyt erotetaan metalliseokseksi, joka sisältää kuparia, kobolttia ja nikkeliä, sekä kuonaksi, kivijätteeksi, joka sisältää harvinaisia maametalleja. Kuonaa voidaan edelleen jalostaa litiumin talteenottamiseksi, mutta akkukelpoisen litiumin tuottaminen ei ole vielä taloudellista ja kuonaa käytetään rakentamiseen. Litiumin uuttamiseksi litiumkarbonaatiksi Litiumionituotantoa varten on kehitteillä menetelmiä. Li-ion-akkujen käytön odotetaan kasvavan 10-kertaiseksi vuosien 2020 ja 2030 välillä, joten litiumin uudelleenkäyttö voi tulla taloudelliseksi, joten metallit päätyvät akkutuotantoon jälleen paljon lyijyn tapaan lyijyhappoakkuihin.

kierrätysprosessi

kierrätys aloitetaan lajittelemalla paristot kemikaaleihin. Keräyskeskukset sijoittavat lyijyhappoa, nikkeli-kadmiumia, nikkeli-metalli-hydridiä ja litium-Ionia nimettyihin tynnyreihin, säkkeihin tai laatikoihin. Paristojen kierrättäjät väittävät, että kierrätys voidaan tehdä kannattavaksi, jos saataville saadaan tasainen virta kemian mukaan lajiteltuja paristoja.

kierrätysprosessi aloitetaan poistamalla palava materiaali, kuten muovit ja eristeet, kaasukäyttöisellä lämpöhapettimella. Palamisprosessissa syntyvät saastuttavat hiukkaset eliminoidaan kasvin pesurilla ennen vapautumista ilmakehään. Tällöin puhtaisiin ja paljaisiin soluihin jää metallipitoisuutta.

kennot pilkotaan sitten pieniksi paloiksi ja kuumennetaan, kunnes metalli nesteytyy. Epämetalliset aineet poltetaan pois, jolloin päälle jää musta kuona, jonka kuonavarsi poistaa. Seokset asettuvat painon mukaan ja kuoritaan pois kuin raakamaidon kerma, kun ne ovat vielä nestemäisessä muodossa.

kadmium on suhteellisen kevyttä ja höyrystyy korkeissa lämpötiloissa. Prosessissa, joka näyttää veden päällä kiehuvalta pannulta, tuuletin puhaltaa kadmiumhöyryn suureen putkeen, joka jäähdytetään vesisumulla. Höyryt tiivistyvät tuottamaan kadmiumia, joka on 99,95-prosenttisesti puhdasta.

jotkut kierrättäjät eivät erottele metalleja paikan päällä, vaan kaatavat nestemäiset metallit suoraan siihen, mitä teollisuus kutsuu ”sioiksi” (65 paunaa, 24 kg) tai ”sioiksi” (2 000 paunaa, 746 kg). Muut akun kierrättäjät käyttävät nugetteja (7 paunaa, 3,17 kg). Siat, siat ja nugetit toimitetaan metallien talteenottolaitoksiin, joissa niistä valmistetaan nikkeliä, kromia ja rautaa ruostumattomalle teräkselle ja muille huipputuotteille.

reaktiivisen tapahtuman mahdollisuuden vähentämiseksi murskauksen aikana jotkut kierrättäjät käyttävät nestemäistä liuosta tai jäädyttävät litiumpohjaisia akkuja nestemäisellä typellä; kuitenkin Li-ion-käynnistysakkujen sekoittaminen tavalliseen lyijyhappotyyppiin on edelleen ongelma, koska ladattu Li-ioni on paljon räjähtävämpi kuin lyijyhappo.

akkujen kierrätys on energiaintensiivistä. Raportit osoittavat, että metallien talteenotto joistakin kierrätetyistä akuista vaatii 6-10 kertaa enemmän energiaa kuin kaivostoiminnasta. Poikkeuksena on lyijyhappoakku, josta lyijy voidaan irrottaa helposti ja käyttää uudelleen ilman monimutkaisia prosesseja. NiMH: n nikkeliä voidaan jossain määrin hyödyntää myös taloudellisesti, jos sitä on saatavilla suuria määriä.

kehitetään uusia kierrätysmenetelmiä, jotka hakevat metallit elektrolyysin avulla, tunnetaan myös kemiallisena kierrätyksenä. Prosessin sanotaan olevan kustannustehokkaampi ja tuottavan suuremmat sadot vähemmillä saasteilla kuin perinteinen sulatus. Aqua Metals on kehittänyt yhden tällaisen vaihtoehdon lyijyakkujen kierrättämiseksi. Tällä teknologialla on mahdollisuus mullistaa perinteiset sulamismenetelmät. Sähkökemiallinen prosessi erottaa lyijyn hajottamalla metallit nanokokoisiksi hiukkasiksi, jotka hajoavat veteen muodostaen hydro-kollodiaalisen metallin. Prosessia kutsutaan Aquarefiningiksi. Tekniset kysymykset viivästyttävät tällä hetkellä täysimääräistä täytäntöönpanoa.

jokainen maa asettaa omat sääntönsä ja lisää tariffit uuden akun hankintahintaan, jotta kierrätys olisi mahdollista. Pohjois-Amerikassa jotkut kierrätyslaitokset laskuttavat painon mukaan ja hinnat vaihtelevat kemian mukaan. Vaikka NiMH tuottaa melko hyvän tuoton nikkelillä, käytetyllä NiCd-akulla on vähemmän kysyntää pehmeän kadmiumin hinnan vuoksi. Heikon metallinhakuarvon vuoksi Li-ionista peritään korkeampi kierrätysmaksu kuin useimmista muista akkutyypeistä.

Li-ioniakkujen kierrätys ei ole vielä kannattavaa, on saatava valtion tukea. Kalliin koboltin talteenottoon on kannustin. Nykyään ei ole olemassa kierrätysteknologiaa, joka kykenisi tuottamaan tarpeeksi puhdasta litiumia toista käyttökertaa varten akuissa. Litiumia akuille louhitaan; käytettyä litiumia käytetään voiteluaineissa, lasissa, keramiikassa ja muissa sovelluksissa.

tonnin akkujen kierrättäminen maksaa 1 000-2 000 dollaria; Euroopassa toivotaan 300 dollarin tonnihintaa. Ihannetapauksessa tämä sisältäisi kuljetuksen, mutta tavaroiden siirtämisen ja käsittelyn odotetaan kaksinkertaistavan kokonaiskustannukset. Liikenteen yksinkertaistamiseksi Euroopassa perustetaan useita pienempiä jalostuslaitoksia strategisille maantieteellisille paikoille. Tämä johtuu osittain Baselin yleissopimuksesta,joka kieltää täydellisten mutta käytettyjen lyijyakkujen viennin. Hylättyjen akkujen määrän kasvaessa kierrätyksestä yritetään tehdä kannattavaa ilman virastojen ja hallitusten tukea.

varoitus akkuja ei saa missään tapauksessa polttaa, sillä tuli voi aiheuttaa räjähdyksen. Käytä hyväksyttyjä käsineitä, kun kosketat elektrolyyttiä. Kun iho altistetaan, huuhtele välittömästi vedellä. Jos silmä altistuu, huuhtele vedellä 15 minuutin ajan ja ota heti yhteys lääkäriin.

Articles

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.