Tudjon meg többet az ártalmatlanításról és arról, hogy a mérgező anyagok újrahasznosítás esetén továbbra is használhatók az akkumulátorokban.

az ólom – és kadmiumalapú akkumulátorok jelentik a legnagyobb környezetvédelmi aggályokat, olyannyira, hogy Európában 2009-ben betiltották a nikkel-kadmiumot. Kísérleteket tesznek az ólom alapú akkumulátor betiltására is, de nem áll rendelkezésre megfelelő csere, mint a nikkel-kadmium nikkel-fém-hidriddel való helyettesítésével. A lítium-ion először került fel a szennyező anyagok listájára. Ezt a kémiát csak enyhén mérgezőnek minősítették, de puszta mennyiségük szigorúbb ellenőrzést igényel.

az Ólomsav előkészítette az utat az újrahasznosítás sikeréhez, és ma ezeknek az akkumulátoroknak több mint 97% – át újrahasznosítják az Egyesült Államokban. Az autóipart jóvá kell hagyni azért, mert korán megszervezte az újrahasznosítást; a hajtóerőt azonban inkább az üzleti okok, mint a környezetvédelmi aggályok jelenthették. Az újrahasznosítási folyamat egyszerű, az akkumulátor tömegének 70% – a újrafelhasználható ólom.

az ólomellátás több mint 50% – a újrahasznosított akkumulátorokból származik. Más típusú akkumulátorok újrahasznosítása nem olyan gazdaságos, és nem kerülnek vissza olyan könnyen, mint az ólom-sav. Számos szervezet dolgozik olyan programokon, amelyek kényelmessé teszik az összes elem gyűjtését. A mobiltelefonokban és más fogyasztási cikkekben található akkumulátoroknak jelenleg csak 20-40% – A kerül újrahasznosításra. Az újrahasznosítás célja a veszélyes anyagok hulladéklerakókba kerülésének megakadályozása, valamint a visszanyert anyagok felhasználása új termékek gyártásában.

az elhasznált elemeket el kell távolítani a háztartásból. A régi primer sejtekről ismert, hogy szivárognak, és károsítják a környező területet. Ne tároljon régi ólomakkumulátorokat olyan helyen, ahol a gyerekek játszanak. Az ólomoszlopok egyszerű megérintése káros lehet. Ezenkívül tartsa rejtve a gombcellákat a kisgyermekek elől, mivel ezek lenyelhetik ezeket az elemeket. (Lásd BU-703: az elemekkel kapcsolatos egészségügyi problémák)

annak ellenére, hogy környezetbarátak, az ólom-sav akkumulátorok továbbra is erős piaci rést tartanak fenn, különösen indító akkumulátorként. A kerekes mobilitás és az UPS rendszerek nem működnének gazdaságosan, ha nem lenne ez a megbízható akkumulátor. A NiCd továbbra is kritikus pozíciót tölt be az újratölthető akkumulátorok között, mivel a nagy elárasztott NiCd-k sugárhajtású repülőgépeket indítanak és városnéző hajókat hajtanak a nagyobb városok folyóiban. Bár ezek az elemek szennyezésmentesek, ezek az elemek hanyatlanak.

a mérgező anyagokat tartalmazó akkumulátorok továbbra is velünk maradnak, és nincs semmi rossz a használatukban, amíg megfelelően ártalmatlanítják őket. Minden akkumulátorkémia saját újrahasznosítási eljárással rendelkezik, és a folyamat az akkumulátorok megfelelő kategóriákba rendezésével kezdődik.

Ólomsav: Az ólomsav újrahasznosítása az indító akkumulátor bevezetésével kezdődött 1912-ben. A folyamat egyszerű és költséghatékony, mivel az ólom könnyen kinyerhető és többször is felhasználható. Ez sok nyereséges vállalkozáshoz és más akkumulátorok újrahasznosításához vezetett.

 az Ólomsav a leginkább újrahasznosított elem. Az újrahasznosítás nyereséges
1. ábra: az Ólomsav a leginkább újrahasznosított elem. Az újrahasznosítás nyereséges

2013 végén az olvasztók arról számoltak be, hogy egyre több Li-ion akkumulátort kevernek ólomsavval, különösen az indító akkumulátorokban. Ez tüzet okozhat, ami robbanáshoz és személyi sérülésekhez vezethet. Az ólom-sav és a Li-ion csomagok fizikai megjelenése hasonló, és a nagy térfogatú válogatás kihívást jelent. A fogyasztók számára az akkumulátor egy akkumulátor, és az embereket arra ösztönzik, hogy újrahasznosítsák az összes elemet, ne törődjenek a kémiával. Mivel több ólomsavat cserélnek Li-ionnal, a probléma csak fokozódik. 2010-2013 között 10-szeresére nőtt a jelentett események a Li-ion ólomsavval való beszivárgása.

Felhívjuk figyelmét, hogy a Li-ion jobban Illékony, ha lecsupaszítják, mint az ólomsav. Az előválogatás biztonsági okokból történik, nem pedig a veszélyes anyagok elválasztása érdekében. Az ólomsav jóindulatú, de mérgező, a Li-ion nem rosszindulatú, de robbanásveszélyes.

az autóipari mérnökök Társasága (SAE) és a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) fokozott tudatossággal, munkavállalói képzéssel, akkumulátorazonosítással és címkézéssel kezdeményezi a cselekvést. Az akkumulátorok szétválasztására szolgáló röntgentechnológiákat vizsgálják, és ” ki viseli a felelősséget?”kérik. Az akkumulátorgyártók az újrahasznosítókra hárítják a felelősséget, akik viszont azzal érvelnek, hogy a termék terhét és fenntarthatóságát a gyártónak kell viselnie. A bíróságok döntőbírókká válhatnak.

nikkel-kadmium: amikor a NiCd elemeket gondatlanul ártalmatlanítják, a fémcellás henger végül korrodálódik a hulladéklerakóban. A kadmium feloldódik és beszivárog a vízellátásba. Amint a szennyeződés megkezdődik, a hatóságok tehetetlenek a vérontás megállítására. Óceánjainkon már kadmium nyomai vannak (az aszpirin, a penicillin és az antidepresszánsok mellett), de a tudósok nem biztosak a származásában.

nikkel-fém-hidrid: nikkel és az elektrolit NiMH félig mérgező. Ha egy területen nem áll rendelkezésre ártalmatlanítási szolgáltatás, az egyes NiMH elemeket kis mennyiségben el lehet dobni más háztartási hulladékkal együtt; 10 vagy több elem esetén azonban a felhasználónak fontolóra kell vennie a biztonságos hulladéklerakóban történő ártalmatlanítást. A jobb alternatíva az, hogy az elhasznált elemeket újrahasznosítás céljából egy szomszédos lerakóba viszik.

Elsődleges Lítium: Ezek az elemek fémes lítiumot tartalmaznak, amely nedvességgel érintkezve Hevesen reagál, ezért megfelelő módon kell megsemmisíteni. Ha feltöltött állapotban hulladéklerakóba dobják, a tetején működő nehéz berendezések összetörhetik a tokokat, a kitett lítium pedig tüzet gyújthat. A hulladéklerakó tüzeket nehéz eloltani, és évekig éghetnek a föld alatt. Az újrahasznosítás előtt alkalmazzon teljes kisülést a lítium-tartalom fogyasztásához. Az elsődleges lítium elemeket (lítium-fém) katonai harcban, valamint órákban, érzékelőkben, hallókészülékekben és memória-mentésben használják. A lítium-fém változat alkáli helyettesítőként is szolgál AAA, AA és 9V formátumban. A mobiltelefonok és laptopok Li-ionjai nem tartalmaznak fémes lítiumot. (Lásd még BU-106: az elsődleges akkumulátorok előnyei)

lítium-ion: A Li-ion ésszerűen ártalmatlan, de az elhasznált csomagokat megfelelően kell megsemmisíteni. Ez kevésbé értékes fémek kinyerésére szolgál, mint az ólomsav esetében, mint környezeti okokból, különösen a fogyasztási cikkekben használt növekvő mennyiség esetén. A Li-ion olyan káros elemeket tartalmaz, amelyek az elektronikus eszközök toxicitási szintjén vannak.

a Li-ion egyre növekvő használatával az Európai Bizottság “a jövő akkumulátora felé” című jelentése figyelmeztetéseket ad az akkumulátorok nagy száma miatt, amelyek megfelelnek az életciklus végének. Európában a Li-ionokat nem lehet hulladéklerakókba rakni a toxicitás és a robbanásveszély miatt, és nem is lehet elégetni, mivel a hamu a hulladéklerakókban is mérgező. Aggodalomra ad okot a kobalt és az elektróda anyagokat összekötő szerek.

a jelentés már nem az ólomsavat nevezi meg a legmérgezőbb akkumulátornak. Az ólomsav az egyetlen akkumulátor, amely nyereségesen újrahasznosítható. Mivel az ólomsav csaknem 100% – át újrahasznosítják, a hangsúly a Li-ionra vált a visszakereshető anyagok növekvő mennyisége és értéke miatt.

egy ATZ jelentés (2018) szerint a BMW i3 elektromos jármű 33 kWh Li-ion vontató akkumulátora 2 kg (4,4 Font) kobaltot, 6 kg (13 font) lítiumot, 12 kg (26 font) mangánt, 12 kg (26 font) nikkelt és 35 kg (77 Font) grafitot tartalmaz. Nem minden visszanyert anyag érheti el az akkumulátor minőségét, ha újrahasznosítják, de a megszerzett erőforrásokat kevésbé igényes célokra lehet felhasználni. A lítiumot kenőanyagként is használják.

a Duesenfeld GmbH egy innovatív módszert mutat be, amely 70%-kal kevesebb energiát használ fel a lítium-ion akkumulátorok újrahasznosítására, mint a hagyományos olvasztókemencéknél. A 2. ábra az elektromos járművek akkumulátorainak újrahasznosító üzemét mutatja be Németországban.

 elektromos járművek akkumulátorainak újrahasznosító üzeme Németországban
2. ábra: Elektromos járművek akkumulátorainak újrahasznosító üzeme Németországban

a Li-ion akkumulátorok újrahasznosítási folyamata általában a teljes kisüléssel járó deaktiválással kezdődik, hogy eltávolítsa a tárolt energiát és megakadályozza a meglepetés termikus eseményét. Az elektrolit fagyasztható is, hogy megakadályozza az elektrokémiai reakciókat a zúzási folyamat során. Duesenfeld szabadalmaztatott egy eljárást, amely elpárolog és visszanyeri az elektrolit szerves oldószereit vákuumban kondenzáció útján. Ez a folyamat állítólag nem termel mérgező kipufogógázokat. A 3. ábrán a technikusok szétszerelik az EV elemeket újrahasznosítás céljából.

lítium-ion EV akkumulátor újrahasznosítása tartályban
3. ábra: lítium-ion EV akkumulátor újrahasznosítása tartályban

a következő lépések mechanikus, pirometallurgiai és hidrometallurgiai kezelésekre oszthatók. A mechanikus magában foglalja az akkumulátorcellák összetörését; a pirometallurgiai hőkezeléssel kivonja a fémeket; a hidrometallurgia pedig vizes folyamatokat foglal magában.

a szétszerelés után a válogatás elválasztja a rézfóliát, az alumíniumfóliát, az elválasztót és a bevonó anyagokat. A nikkel, a kobalt és a réz újrahasznosítható az öntvényből, de a lítium és az alumínium a salakban marad. A lítium visszanyeréséhez hidrometallurgiai eljárásra van szükség. Ez magában foglalja a kimosódást, az extrakciót, a kristályosítást és a folyékony oldatból történő kicsapást. A hidrometallurgiai kezelést tiszta fémek, például lítium kinyerésére használják, amelyeket mechanikai eljárások után elválasztott bevonóanyagokból vagy salakból nyernek ki pirometallurgiai eljárásokban.

a belgiumi Umicore kemencét használ az elemek közvetlen megolvasztására a kobalt, nikkel és réz 95% – ának kinyerésére. A kemence után az Umicore speciális gázmosási eljárást alkalmaz a mérgező égetési termékek tisztítására a fluortartalmú kipufogógázokból.

az újrahasznosítási folyamat során bekövetkező tűzesetek veszélyeinek csökkentése érdekében a kisebb újrahasznosítók a lítium-ion akkumulátorokat külsőleg, speciális hulladékkezelő létesítményekben égetik el, mielőtt mechanikus szétválasztást végeznének.

Duesenfeld Németországban kisüti az elemeket, inert atmoszférában összetöri őket, elpárolog és újra kondenzálja az elektrolit szerves oldószereit, és elválasztja az elektróda bevonó anyagát a többitől. A fémeket ezután kimosják a korábbi aktív anyagokból. A grafitot szűrjük és visszanyerjük, majd lítium-karbonátot, nikkel-szulfátot, kobalt-szulfátot és mangán-szulfátot állítunk elő. Ez az újrahasznosítási folyamat több fémet eredményez, mint az Umicore termikus módszerrel. A CO2 lábnyom is csökken, miközben energiát takarít meg és csökkenti a veszélyes gázok képződését.

újrahasznosított grafit lítium-ion akkumulátorokból
4. ábra: Újrahasznosított grafit lítium-ion akkumulátorokból
lítium-ion akkumulátorokból újrahasznosított lítium-karbonát
5. ábra: lítium-ion akkumulátorokból újrahasznosított lítium-karbonát
  • 1-minute YouTube: a lítium-Ion akkumulátorok környezetbarát újrahasznosítása Duesenfeld
  • 4 perces YouTube: környezetbarát módszer az EV akkumulátorok újrahasznosítására

Alkáli: az alkáli elemek higanytartalmának 1996-os csökkentése után sok terület lehetővé teszi ezen elemek rendszeres háztartási szemétként történő ártalmatlanítását; Kalifornia azonban minden elemet veszélyes hulladéknak tekint. Európában az ólomsav, a NiCd, a higanytartalmú akkumulátorok, a többféle akkumulátortípus válogatás nélküli gyűjteményei és az akkumulátor elektrolitjai veszélyes hulladéknak minősülnek. Az összes többi nem veszélyes. A legtöbb akkumulátort árusító üzletnek szintén vissza kell vennie az elhasznált elemeket. Az alkáli elemek tartalmazzák a cink és a mangán újrafelhasználható anyagait, de a visszakeresési folyamat felelősséget jelent. Erőfeszítéseket tesznek a lúgos sejtek újrahasznosításának növelésére az alacsony 4% – ról 2015-ben 40% – ra 2025-ben.

Észak-Amerikában a Retriev Technologies (korábban Toxco) és a Rechargeable Battery Recycling Corporation (Rbrc) összegyűjti és újrahasznosítja az elhasznált akkumulátorokat. Míg a Retriev saját újrahasznosító létesítményekkel rendelkezik, az rbrc felelős az akkumulátorok összegyűjtéséért és az újrahasznosító szervezeteknek történő elküldéséért. Retriev Trail, British Columbia, azt állítja, hogy az egyetlen cég a világon, amely újrahasznosítja a nagy lítium akkumulátorok. Nigériában, Indonéziában és más helyeken végzett olajfúrásokból származó elhasznált akkumulátorokat kapnak. Újrahasznosítják a Minuteman rakétasilókból származó nyugdíjas lítium akkumulátorokat, valamint a háborús erőfeszítésekből származó tonna Li-iont. A Retriev egyéb részlegei újrahasznosítják a nikkel-kadmiumot, a nikkel-fém-hidridet, az ólmot, a higanyt, az lúgot és így tovább.

Európa és Ázsia is aktív az elhasznált akkumulátorok újrahasznosításában. A japán Sony és a Sumitomo Metal, valamint a belgiumi Umicore olyan technológiát fejlesztett ki, amellyel kobaltot és más nemesfémeket lehet kinyerni az elhasznált lítium-ion akkumulátorokból. (Lásd BU-705a: Az akkumulátor újrahasznosítása mint vállalkozás)

az Umicore ultramagas hőmérsékletű (UHT) eljárásokat alkalmaz a Li-ion és NiMH akkumulátorok újrahasznosítására. Az elhasznált csomagokat szétszerelik és megolvasztják egy UHT kemencében. A derbiket réz -, kobalt-és nikkeltartalmú fémötvözetekre, valamint salakra, ritkaföldfémeket tartalmazó köves hulladékra választják szét. A salakot tovább lehet feldolgozni a lítium visszanyerésére, de az akkumulátor minőségű lítium előállítása még nem gazdaságos, és a salakot építésre használják. Módszereket fejlesztenek ki a lítium kivonására lítium-karbonáttá történő újrafeldolgozás céljából Li-ion termelés céljából. A Li-ion akkumulátorok használatának várható 10-szeres növekedésével 2020 és 2030 között a lítium újrafelhasználása gazdaságossá válhat, így a fémek ismét akkumulátorgyártásba kerülnek, hasonlóan az ólom savas ólomakkumulátorokhoz.

újrahasznosítási folyamat

az újrahasznosítás az elemek vegyszerekbe történő válogatásával kezdődik. A gyűjtőközpontok ólomsavat, nikkel-kadmiumot, nikkel-fém-hidridet és lítium-iont helyeznek a kijelölt dobokba, zsákokba vagy dobozokba. Az akkumulátor-újrahasznosítók azt állítják, hogy az újrahasznosítás jövedelmezővé tehető, ha az akkumulátorok folyamatos áramlása, kémia szerint rendezve, rendelkezésre áll.

az újrahasznosítási folyamat az éghető anyagok, például a műanyagok és a szigetelés gáztüzelésű termikus oxidálószerrel történő eltávolításával kezdődik. Az égési folyamat során keletkező szennyező részecskéket a növény súrolója eltávolítja, mielőtt a légkörbe kerül. Ez a tiszta és meztelen sejteket fémtartalommal hagyja.

a cellákat ezután apró darabokra aprítják, és addig melegítik, amíg a fém elfolyik. A nemfémes anyagokat leégetik, fekete salakot hagyva a tetején, amelyet egy salakkar eltávolít. Az ötvözetek a tömeg szerint leülepednek, és a nyers tejből tejszínként lefölözik, miközben még folyékony formában vannak.

a kadmium viszonylag könnyű és magas hőmérsékleten párolog. Egy olyan folyamatban, amely úgy tűnik, mint egy serpenyő forrásban lévő víz, egy ventilátor fújja a kadmiumgőzt egy nagy csőbe, amelyet vízköd hűt. A gőzök kondenzálódnak, hogy 99,95% tiszta kadmiumot állítsanak elő.

egyes újrahasznosítók nem különítik el a fémeket a helyszínen, hanem a folyékony fémeket közvetlenül az ipar által “sertéseknek” (65 font, 24 kg) vagy “disznóknak” (2000 font, 746 kg) nevezik. Más akkumulátor-újrahasznosítók rögöket használnak (7 font, 3,17 kg). A sertéseket, disznókat és rögöket fémhasznosító üzemekbe szállítják, ahol nikkel, króm és vas előállítására használják rozsdamentes acélból és más csúcskategóriás termékekből.

a zúzás során fellépő reaktív esemény lehetőségének csökkentése érdekében egyes újrahasznosítók folyékony oldatot használnak, vagy folyékony nitrogénnel fagyasztják a lítium-alapú elemeket; a Li-ion indító akkumulátorok keverése a közönséges ólomsav típussal azonban továbbra is problémát jelent, mivel a töltött Li-ion sokkal robbanékonyabb, mint az ólomsav.

az akkumulátor újrahasznosítása energiaigényes. A jelentések azt mutatják, hogy 6-10-szer több energiát igényel a fémek visszanyerése néhány újrahasznosított elemből, mint a bányászat. Kivételt képez az ólom – sav akkumulátor, amelyből az ólom könnyen kinyerhető és bonyolult folyamatok nélkül újra felhasználható. Bizonyos mértékig a NiMH-ból származó nikkel gazdaságosan is kinyerhető, ha nagy mennyiségben rendelkezésre áll.

új újrahasznosítási módszereket dolgoznak ki, amelyek elektrolízissel nyerik a fémeket, kémiai újrahasznosításként is ismertek. A folyamat állítólag költséghatékonyabb, és magasabb hozamot eredményez kevesebb szennyező anyaggal, mint a hagyományos olvasztás. Az ólom-sav akkumulátorok újrahasznosításának egyik ilyen alternatíváját az Aqua Metals fejlesztette ki. Ez a technológia forradalmasíthatja a hagyományos olvasztási módszereket. Az elektrokémiai folyamat elválasztja az ólmot azáltal, hogy a fémeket nanoszkópos méretű részecskékre bontja, amelyek vízben diszpergálódnak, hogy hidrokollódiás fémet hozzanak létre. A folyamatot Aquarefiningnek nevezik. A technikai problémák jelenleg késleltetik a teljes végrehajtást.

minden ország saját szabályokat állapít meg, és az új akkumulátorok vételárához hozzáadja a tarifákat, hogy az újrahasznosítás megvalósítható legyen. Észak-Amerikában egyes újrahasznosító üzemek tömeg szerint számláznak, és az árak a kémia szerint változnak. Míg a NiMH meglehetősen jó hozamot eredményez nikkellel, az elhasznált NiCd akkumulátor kevésbé keresett a puha kadmiumárak miatt. A gyenge fém visszakeresési érték miatt a Li-ion magasabb újrahasznosítási díjat számít fel, mint a legtöbb más akkumulátortípus.

a Li-ion akkumulátorok újrahasznosítása még nem nyereséges, állami támogatást kell nyújtani. Ösztönzés van a költséges kobalt visszanyerésére. Ma nem létezik olyan újrahasznosítási technológia, amely képes elég tiszta lítiumot előállítani az akkumulátorok második felhasználásához. Lítium akkumulátorok bányásznak; használt lítium használt kenőanyagok, üveg, kerámia és egyéb alkalmazások.

egy tonna akkumulátor újrahasznosításának átalányköltsége 1000-2000 dollár; Európa reméli, hogy tonnánkénti költsége 300 dollár lesz. Ideális esetben ez magában foglalná a szállítást is, de az áruk mozgatása és kezelése várhatóan megduplázza a teljes költséget. A szállítás egyszerűsítése érdekében Európa számos kisebb feldolgozóüzemet létesít stratégiai földrajzi helyeken. Ez részben a Bázeli egyezménynek köszönhető, amely tiltja a teljes, de elhasznált ólom-sav akkumulátorok kivitelét. Az eldobott akkumulátorok mennyiségének növekedésével az új technológiák megpróbálják nyereségessé tenni az újrahasznosítást az ügynökségek és a kormányok támogatása nélkül.

VIGYÁZAT az elemeket semmilyen körülmények között nem szabad elégetni, mivel a tűz robbanást okozhat. Az elektrolit megérintésekor viseljen jóváhagyott kesztyűt. Bőrre kerülve azonnal öblítse le vízzel. Ha szembe kerül, öblítse le vízzel 15 percig, és azonnal forduljon orvoshoz.

Articles

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.