リサイクルされた場合、廃棄と有毒な材料が電池にどのように使用され続けるかにつ

鉛およびカドミウムベースの電池は、2009年にヨーロッパでニッケル-カドミウムが禁止されたほど、最大の環境問題を提起しています。 また、鉛ベースの電池を禁止する試みが行われているが、ニッケル-カドミウムをニッケル-金属-水素化物に置き換えることにより、適切な交換は可能ではない。 初めて、リチウムイオンが汚染物質のリストに追加されました。 この化学物質は軽度の毒性に分類されていましたが、その量は厳しく精査する必要があります。

鉛酸はリサイクルの成功への道を開き、今日ではこれらの電池の97%以上が米国でリサイクルされています。 自動車産業は、リサイクルを早期に組織したことで信用を与えるべきであるが、環境問題よりもビジネス上の理由が原動力であった可能性がある。 リサイクルプロセスは簡単であり、電池の重量の70%は再使用可能な鉛である。

鉛の供給量の50%以上はリサイクル電池から供給されています。 他の電池のタイプはリサイクルしてが程に経済的ではないし、鉛の酸程に容易に戻されていません。 いくつかの組織は、すべての電池の収集を便利にするためのプログラムに取り組んでいます。 現在、携帯電話やその他の消費者製品の電池の20-40%のみがリサイクルされています。 リサイクルの目的は、有害物質が埋立地に入るのを防ぎ、回収された材料を新製品の製造に利用することです。

使用済み電池は家庭から取り外す必要があります。 古い一次細胞は漏れ、周囲の領域に損傷を与えることが知られています。 子供が遊ぶところで古い鉛酸蓄電池を貯えないで下さい。 鉛の棒に単に触れることは有害である場合もある。 また、これらの電池を飲み込むことができるので小さい子供から隠されるボタンの細胞を保って下さい。 (Bu-703:電池の健康上の懸念を参照)

環境的には非友好的であるにもかかわらず、鉛蓄電池は、特にスターター電池として、強力な市場ニッチを保持し続けています。 それがこの信頼できる電池のためでなかったら動かされた移動性およびUPSシステムは経済的にように動くことができませんでした。 また、大規模な浸水したNicdがジェット飛行機を起動し、大都市の川で観光船を推進するため、NiCdは充電式電池の中で重要な位置を保持し続けています。 無公害が、これらの電池は減少にあります。

有害物質を含む電池は引き続き私たちと一緒にいて、適切に処分されている限り、それらを使用することに間違いはありません。 各電池化学に自身のリサイクルのプロシージャがあり、プロセスは正しい部門に電池を分類することによって始まります。

鉛酸: 鉛酸のリサイクルは、1912年のスターター電池の導入から始まりました。 プロセスは鉛が得易く、多数の時再使用することができるので簡単、費用効果が大きい。 これは、多くの収益性の高い企業や他の電池のリサイクルにつながりました。

鉛酸は最もリサイクルされた電池です。 リサイクルは有益です
図1:鉛酸は最もリサイクルされた電池です。 リサイクルは収益性が高い

2013年後半、製錬所は、特にスターター電池で、鉛酸と混合されているリチウムイオン電池の数が増加したと報告し始めました。 これは、爆発や人身傷害につながる、火災を引き起こす可能性があります。 鉛の酸および李イオンパックの物理的な出現は類似して、大量で分類は挑戦を提起する。 消費者のために、電池は電池であり、人々はすべての電池をリサイクルするために決して化学を気にしないように誘惑される。 より多くの鉛の酸が李イオンと取り替えられていると同時に、問題はだけエスカレートします。 2010年から2013年にかけて、鉛酸によるリチウムイオンの浸潤の報告された事件の10倍の増加があった。

リチウムイオンは鉛酸よりも剥離すると揮発性が高いことに注意してください。 事前選別は安全上の理由から行われ、危険物を分離しないようにします。 鉛酸は良性であるが毒性があり、リチウムイオンは非悪性であるが爆発性である。

自動車技術者協会(SAE)と国際電気技術委員会(IEC)は、意識の向上、従業員のトレーニング、バッテリーの識別とラベリングを通じて行動を開始します。 電池を分離するためのX線技術が検討されており、”誰が責任を負うのですか?”と尋ねられている。 バッテリーメーカーは、製品の負担と持続可能性はメーカーが負担しなければならないと主張するリサイクル業者に責任を置きます。 裁判所が仲裁人になることがあります。

ニッケル-カドミウム:NiCd電池を不用意に廃棄すると、金属セルシリンダーが最終的に埋立地で腐食します。 カドミウムは水の供給に溶けて浸透します。 汚染が始まると、当局は大虐殺を止めることができません。 私たちの海はすでに(アスピリン、ペニシリン、抗うつ薬と一緒に)カドミウムの痕跡を示していますが、科学者たちはその起源を特定していません。

ニッケル-金属-水素化物:ニッケルとNiMH中の電解質は半毒性です。 ある地域で廃棄サービスが利用できない場合、個々のNiMH電池を他の家庭廃棄物と一緒に少量で廃棄することができますが、10個以上の電池では、安全な廃棄 よりよい代わりはリサイクルのための近隣ドロップオフの大箱に使用済み電池を取っている。

一次リチウム: これらの電池には、水分と接触すると激しく反応する金属リチウムが含まれており、適切に廃棄する必要があります。 充電された状態で埋立地に投げ込まれると、上で動作する重い機器がケースを粉砕し、露出したリチウムが火をつける可能性があります。 埋立地の火災は消火が困難であり、地下で何年も燃焼する可能性があります。 リサイクルする前に、リチウム含有量を消費するために完全放電を適用します。 一次リチウム電池(リチウム金属)は、軍事戦闘だけでなく、時計、センサー、補聴器、メモリバックアップにも使用されています。 リチウム金属の変化はまたAAA、AAおよび9Vフォーマットのアルカリ取り替えとして役立ちます。 携帯電話およびラップトップのための李イオンは金属リチウムを含んでいません。 (Bu-106:一次電池の利点も参照)

リチウムイオン:リチウムイオンは適度に無害ですが、使用済みのパックは適切に処分する必要があります。 これは、特に消費者製品に使用される量が増えている環境上の理由よりも、鉛酸の場合のように、貴重な金属を回収するためにはあまり行われません。 李イオンは電子デバイスの毒性のレベルにある有害な要素を含んでいます。

リチウムイオンの使用の増加に伴い、欧州委員会の報告書”Towards the Battery of the future”は、寿命の終わりを迎える電池の数が多いため警告を発しています。 ヨーロッパでは、リチウムイオンは毒性と爆発の危険性のために埋立てすることができず、灰も埋立地で有毒であるため焼却することもできません。 懸念されるのは、コバルトと電極材料を一緒に結合する薬剤である。

この報告書では、鉛酸を最も有毒な電池としてブランド化していません。 鉛の酸は有益にリサイクルすることができる唯一の電池です。 鉛酸のほぼ100%がリサイクルされているため、回収可能な材料の体積と価値の増加のために、焦点はリチウムイオンにシフトします。

ATZレポート(2018)によると、BMW i3電気自動車の33kWhリチウムイオン充電池には、2kg(4.4lb)のコバルト、6kg(13lb)のリチウム、12kg(26lb)のマンガン、12kg(26lb)のニ 回収されたすべての材料がリサイクルされたときに電池グレードの品質に達するとは限りませんが、得られた資源は要求の厳しい目的のために使 リチウムは潤滑剤としても使用されます。

進展があり、Duesenfeld GmbHは、従来の製錬炉で使用されているリチウムイオン電池をリサイクルするために70%少ないエネルギーを使用する革新的な方法を実証 図2は、ドイツの電気自動車用バッテリーのリサイクル工場を示しています。

ドイツの電気自動車用電池のリサイクル工場
図2: ドイツの電気自動車電池のリサイクルプラント

リチウムイオン電池のリサイクルプロセスは、通常、蓄積されたエネルギーを除去し、驚きの熱イベン 電解質はまた、破砕プロセス中の電気化学反応を防止するために凍結することもできる。 Duesenfeldは凝縮によって真空の電解物の有機溶剤を蒸発させ、回復するプロセスの特許を取った。 このプロセスは有毒な排気ガスを作り出さないと言われます。 図3では、技術者はリサイクルのためにEV電池を分解します。

容器内でのリチウムイオンEV電池のリサイクル
図3容器内でのリチウムイオンEV電池のリサイクル

以下の手順は、機械的処理、熱金属外科的処理、水 機械は電池細胞を押しつぶすことを含みます;pyrometallurgicalは熱処理によって金属を得ます;hydrometallurgyは水様プロセスを含みます。

分解すると、銅箔、アルミニウム箔、セパレータ、コーティング材料が分離されます。 ニッケル、コバルトおよび銅は鋳造物からリサイクルすることができますが、リチウムおよびアルミニウムはスラグに残ります。 リチウムを回収するには湿式冶金プロセスが必要である。 これには、浸出、抽出、結晶化、および液体溶液からの沈殿が含まれる。 湿式冶金処理は、機械的プロセスの後に分離されたコーティング材料から、または高温冶金プロセスのスラグから収集された純粋な金属、例えばリチウ

ベルギーのUmicoreは、コバルト、ニッケル、銅の95%を回収するために電池を直接溶融する炉を使用しています。 炉の後で、Umicoreはフッ素の含んでいる排気ガスから有毒な焼却プロダクトをきれいにするのに特別なガスの洗浄プロセスを使用します。

リサイクルプロセス中の火災事故の危険性を低減するために、小規模なリサイクル業者は、機械的分離を行う前に、特別な廃棄物処理施設でリチウ

ドイツのDuesenfeldは、電池を放電し、不活性雰囲気中で粉砕し、電解質の有機溶媒を蒸発させて再凝縮させ、電極コーティング材料を残りの部分から分離します。 その後、金属は元の活物質から浸出される。 グラファイトをろ過して回収し、その後炭酸リチウム、硫酸ニッケル、硫酸コバルトおよび硫酸マンガンが生成される。 このリサイクルプロセスは、Umicore熱法よりも多くの金属を生成します。 エネルギーを節約し、危険なガスの形成を下げている間CO2の足跡はまた減る。

リチウムイオンバッテリーから再生黒鉛
図4: リチウムイオンバッテリーから再生黒鉛
リチウムイオンバッテリーからの再生炭酸リチウム
図5:リチウムイオンバッテリーからの再生炭酸リチウム
  • 1-分YouTube:デュセンフェルドによるリチウムイオン電池の環境に優しいリサイクル
  • 4分YouTube:EV電池の環境に優しいリサイクル方法

アルカリ:1996年にアルカリ電池の水銀content有量を低下させた後、多くの地域でこれらの電池を通常の家庭用ゴミとして処分することができるようになった。; しかし、カリフォルニア州はすべての電池を有害廃棄物と考えています。 ヨーロッパでは、鉛酸、NiCd、電池を含む水銀、複数の電池タイプのソートされていないコレクション、および電池電解質は有害廃棄物と考えられています。 他のすべては非危険として渡すことができます。 電池を販売するほとんどの店はまた使用済み電池を取り戻すように要求される。 アルカリ電池には亜鉛とマンガンの再利用可能な材料が含まれていますが、検索プロセスは責任です。 アルカリ電池のリサイクル率を2015年の低水準の4%から2025年には40%に高める努力がなされています。

北米では、Retriev Technologies、旧Toxco、およびRechargeable Battery Recycling Corporation(RBRC)が使用済み電池を回収してリサイクルしています。 Retrievは独自のリサイクル施設を持っていますが、RBRCは電池の回収とリサイクル組織への送付を担当しています。 ブリティッシュコロンビア州トレイルのRetrievは、大型リチウム電池をリサイクルする世界で唯一の会社であると主張しています。 彼らはナイジェリア、インドネシア、その他の場所の石油掘削から使用済み電池を受け取ります。 彼らはまた、Minutemanミサイルサイロから引退したリチウム電池と戦争の努力からのリチウムイオンのトンをリサイクルします。 その他、ニッケル-カドミウム、ニッケル-金属-水素化物、鉛、水銀、アルカリなどをリサイクルしている。

欧州やアジアも使用済み電池のリサイクルに積極的に取り組んでいます。 他のリサイクル会社の中で、日本のソニーと住友金属、ベルギーのUmicoreは、使用済みリチウムイオン電池からコバルトなどの貴金属を回収する技術を開発し (BU-705aを参照: 事業としての電池リサイクル)

Umicoreは、Li-ionおよびNiMH電池をリサイクルするために超高温(UHT)プロセスを使用しています。 使用済みのパックは解体され、UHT炉で溶融されます。 Derbiesは銅、コバルトおよびニッケル、およびスラグ、希土類金属を含んでいる石の無駄を含んでいる金属の合金に分かれています。 スラグはさらに処理してリチウムを回収することができますが、電池グレードのリチウムを製造することはまだ経済的ではなく、スラグは建設に使 再処理のためのリチウムをリチウムイオン製造のための炭酸リチウムに抽出する方法が開発されている。 2020年から2030年の間にリチウムイオン電池の使用が10倍になると予想されているため、リチウムの再利用は経済的になる可能性があるため、金属は鉛酸電池の鉛のように再び電池生産に終わる可能性があります。

リサイクルプロセス

リサイクルは、電池を化学物質に分類することから始まります。 回収センターは、指定されたドラム、袋または箱に鉛酸、ニッケル-カドミウム、ニッケル-金属-水素化物およびリチウムイオンを配置します。 電池のリサイクル業者は化学によって分類される電池の安定した流れが利用できるようになればリサイクルが有益に作ることができると主張

リサイクルプロセスは、プラスチックや断熱材などの可燃性物質をガス燃焼熱酸化剤で除去することから始まります。 非常に熱いプロセスによって作成される汚す粒子は大気に解放の前の植物のスクラバーによって除去されます。 これにより、清潔で裸の細胞に金属含有量が残されます。

その後、細胞は小片に切り刻まれ、金属が液化するまで加熱されます。 非金属物質は燃え尽き、スラグ腕が取除く黒いスラグを上に残す。 合金は重量に従って解決し、生乳からのクリームのように液体の形態に間、まだすくい取られます。

カドミウムは比較的軽く、高温で気化する。 沸騰する水の鍋のように現われるプロセスではファンは水霧と冷却される大きい管にカドミウムの蒸気を吹く。 蒸気は純粋な99.95パーセントであるカドミウムを作り出すために凝縮します。

リサイクル業者の中には、現場で金属を分離するのではなく、業界が”豚”(65ポンド、24kg)または”豚”(2,000ポンド、746kg)と呼んでいるものに液体金属を直接注 他の電池のリサイクル業者はナゲット(7ポンド、3.17kg)を使用する。 ブタ、ブタおよびナゲットはステンレス鋼および他の上限プロダクトのためのニッケル、クロムおよび鉄を作り出すのに使用されている金属の回復

破砕時の反応事象の可能性を減らすために、一部のリサイクル業者は液体溶液を使用したり、液体窒素でリチウム系電池を凍結させたりするが、li-ionスタータ電池と一般的な鉛酸タイプとの混合は、充電されたLi-ionが鉛酸よりもはるかに爆発的であるため、依然として問題が残っている。

バッテリーのリサイクルはエネルギー集約的です。 いくつかのリサイクルされた電池から金属を回収するには、鉱業よりも6-10倍のエネルギーが必要であることが報告されています。 例外は鉛酸蓄電池であり、そこから鉛を容易に抽出し、精巧なプロセスなしで再利用することができる。 ある程度、NiMHからのニッケルは、大量に入手可能であれば経済的に回収することもできます。

化学リサイクルとしても知られている電気分解によって金属を回収する新しいリサイクル方法が開発されています。 このプロセスは、より費用対効果が高く、従来の製錬よりも汚染物質が少なく、より高い収率を生成すると言われています。 鉛蓄電池をリサイクルするためのそのような代替手段の1つは、Aqua Metalsによって開発されました。 この技術は、従来の溶融方法に革命をもたらす可能性を秘めています。 電気化学プロセスはハイドロcollodial金属を作成するために水で分散するnanoscopicサイズの粒子に金属を破壊することによって鉛を分けます。 このプロセスはAquaRefiningと呼ばれています。 技術的な問題は、現時点では完全な実装を遅らせています。

各国は独自のルールを設定し、リサイクルを可能にするために新しいバッテリーの購入価格に関税を追加します。 北米では、一部のリサイクル工場では、化学物質によって重量や料金が異なります。 NiMHはニッケルとのかなりよいリターンをもたらすが、使用されたNiCd電池は柔らかいカドミウムの価格のために需要が少ない。 金属回収値が低いため、Li-ionは他のほとんどのバッテリータイプよりも高いリサイクル料金を要求します。

リチウムイオン電池のリサイクルはまだ有益ではありません政府の補助金を受ける必要があります。 高価なコバルトを回収するインセンティブがあります。 電池の第2使用のための純粋な十分なリチウムを作り出すことができるリサイクルの技術は今日ありません。 電池のためのリチウムは採鉱されます;秒針のリチウムは潤滑油、ガラス、製陶術および他の適用のために使用されます。

電池のトンをリサイクルするためのフラットコストは$1,000から2 2,000です。 理想的には、これには輸送が含まれますが、商品の移動と取り扱いは全体的なコストを2倍にすることが期待されます。 輸送を簡素化するために、ヨーロッパは戦略的な地理的位置にいくつかの小さな加工工場を設定しています。 これは、部分的には、完全ではあるが使用済みの鉛蓄電池の輸出を禁止するバーゼル条約によるものです。 廃棄された電池の量が増加するにつれて、新しい技術は、代理店や政府の支援なしにリサイクルを収益性の高いものにしようとしています。

注意 火災は爆発を引き起こす可能性があるため、いかなる状況下でも電池を焼却してはなりません。 電解質に触れるときは、承認された手袋を着用してください。 皮への露出で、水とのフラッシュすぐに。 目の露出が起こったら、15分の水との同じ高さおよび医者にすぐに相談して下さい。

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