Lær om avhending Og hvordan giftig materiale kan fortsette å bli brukt i batterier hvis resirkulert.

Bly – og kadmiumbaserte batterier utgjør de største miljøhensyn, så mye at nikkel-kadmium ble forbudt I Europa i 2009. Forsøk blir gjort for å også forby bly-basert batteri, men ingen egnet erstatning er tilgjengelig som var tilfellet ved å erstatte nikkel-kadmium med nikkel-metall-hydrid. For første gang har litium-ion blitt lagt til listen over forurensende stoffer. Denne kjemien ble klassifisert som bare mildt giftig, men deres rene volum krever strammere gransking.

Bly syre banet vei til suksess for resirkulering, og i dag mer enn 97 prosent av disse batteriene er resirkulert I USA. Bilindustrien bør gis kreditt for å ha organisert resirkulering tidlig; imidlertid kan forretningsmessige grunner i stedet for miljøhensyn ha vært drivkraften. Resirkuleringsprosessen er enkel og 70 prosent av batteriets vekt er gjenbrukbar bly.

Over 50 prosent av blyforsyningen kommer fra resirkulerte batterier. Andre batterityper er ikke så økonomiske å resirkulere og returneres ikke så lett som blysyre. Flere organisasjoner jobber med programmer for å gjøre samlingen av alle batterier praktisk. Bare 20 til 40 prosent av batteriene i mobiltelefoner og andre forbrukerprodukter blir for tiden resirkulert. Målet med resirkulering er å hindre at farlige materialer kommer inn i deponier og å utnytte de hentede materialene i fabrikasjon av nye produkter.

Brukte batterier skal fjernes fra husholdningen. Gamle primære celler er kjent for å lekke og forårsake skade på omgivelsene. Ikke oppbevar gamle blybatterier der barn leker. Bare berøre bly polene kan være skadelig. Hold også knappceller skjult for små barn, da de kan svelge disse batteriene. (Se BU-703: Helse Bekymringer Med Batterier)

selv om miljømessig uvennlig, bly syre batterier fortsette å holde et sterkt marked nisje, spesielt som en startbatteri. Hjulmobilitet OG UPS-systemer kunne ikke kjøre så økonomisk hvis det ikke var for dette pålitelige batteriet. NiCd fortsetter også å holde en kritisk posisjon blant oppladbare batterier, da store oversvømte NiCds starter jetfly og driver sightseeingbåter i elver i større byer. Selv om forurensningsfri, er disse batteriene i tilbakegang.

Batterier med giftige stoffer vil fortsette å være hos oss, og det er ikke noe galt i å bruke Dem så lenge De blir kastet riktig. Hver batterikjemi har sin egen resirkuleringsprosedyre, og prosessen begynner med å sortere batteriene i de riktige kategoriene.

Bly Syre: Resirkulering av blysyre begynte med introduksjonen av startbatteriet i 1912. Prosessen er enkel og kostnadseffektiv som bly er lett å trekke ut og kan gjenbrukes flere ganger. Dette førte til mange lønnsomme bedrifter og resirkulering av andre batterier.

Blysyre er de mest resirkulerte batteriene. Resirkulering er lønnsomt
Figur 1: Blysyre er de mest resirkulerte batteriene. Gjenvinning er lønnsomt

i slutten av 2013 begynte smelteverk å rapportere et økt antall Li-ion-batterier som ble blandet inn med blysyre, spesielt i startbatterier. Dette kan føre til brann, som fører til eksplosjon og personskade. Det fysiske utseendet til bly syre og Li-ion pakker er lik og sortering ved høyt volum utgjør en utfordring. For forbrukere, et batteri er et batteri og folk er forledet til å resirkulere alle batterier, never mind kjemi. Som mer bly syre blir erstattet Med Li-ion, vil problemet bare eskalere. Fra 2010-2013 har det vært en 10 ganger økning i rapporterte tilfeller av infiltrasjon Av Li-ion med blysyre.

Vær oppmerksom På At Li-ion er mer flyktig når strippet enn bly syre. Presorting er gjort av sikkerhetshensyn og ikke å skille farlig materiale. Blysyre er godartet, men giftig, Li-ion er ikke-ondartet, men eksplosiv.

Society Of Automotive Engineers (SAE) og International Electrotechnical Commission (Iec) iverksette tiltak gjennom økt bevissthet, opplæring av ansatte, batteri identifikasjon og merking. Røntgenteknologier for å skille batterier blir utforsket og » hvem bærer ansvaret?»blir spurt. Batteriprodusenter legger ansvaret på resirkulatorene som igjen hevder at byrden og bærekraften til et produkt må bæres av produsenten. Domstolene kan bli voldgiftsdommere.

Nikkel-kadmium: Når NiCd-batterier kastes uforsiktig, korroderer metallcellesylinderen til slutt i deponi. Kadmium oppløses og siver inn i vannforsyningen. Når forurensning begynner, er myndighetene hjelpeløse for å stoppe blodbadet. Våre hav viser allerede spor av kadmium (sammen med aspirin, penicillin og antidepressiva), men forskere er ikke sikre på opprinnelsen.

Nikkel-metallhydrid: Nikkel og elektrolytten I NiMH er halvtoksiske. Hvis det ikke finnes noen avhendingstjeneste i et område, kan Enkelte NiMH-batterier kastes sammen med annet husholdningsavfall i små mengder, men med 10 eller flere batterier bør brukeren vurdere å avhende Dem på en sikker avfallsdeponi. Jo bedre alternativ er å ta de brukte batteriene til et nabolag drop-off bin for resirkulering.

Primært Litium: Disse batteriene inneholder metallisk litium som reagerer voldsomt når de kommer i kontakt med fuktighet og må kastes på riktig måte. Hvis det kastes i et deponi i ladet tilstand, kan tungt utstyr som opererer på toppen, knuse sakene, og det eksponerte litiumet kan antennes en brann. Deponi branner er vanskelig å slukke og kan brenne i årevis under jorden. Før resirkulering, påfør en full utslipp for å konsumere litiuminnholdet. Primær litiumbatterier (litium-metall) brukes i militær kamp, så vel som i klokker, sensorer, høreapparater og minnebackup. En litium-metall variasjon fungerer også som alkalisk erstatning I AAA, AA og 9V formater. Li-ion for mobiltelefoner og bærbare datamaskiner inneholder ikke metallisk litium. (Se OGSÅ BU-106: Fordeler Med Primærbatterier)

Litium-ion: Li-ion er rimelig ufarlig, Men brukte pakker skal kastes på riktig måte. Dette gjøres mindre for å hente verdifulle metaller, som det er tilfelle med blysyre, enn av miljøhensyn, spesielt med det økende volumet som brukes i forbrukerprodukter. Li-ion inneholder skadelige elementer som er på toksisitetsnivået for elektroniske enheter.

Med den økende bruken Av Li-ion, gir Eu-Kommisjonens rapport kalt «Mot Fremtidens Batteri» advarsler på grunn av det store antallet batterier som vil møte slutten av levetiden. I Europa kan Ikke Li-ion deponeres på grunn av toksisitet og eksplosjonsfare, og de kan heller ikke brennes da asken også er giftig i deponi. Av bekymring er kobolt og agenter som binder elektrodematerialer sammen.

rapporten merker ikke lenger bly syre som det mest giftige batteriet. Blysyre er det eneste batteriet som kan resirkuleres lønnsomt. Med nesten 100% av bly syre blir resirkulert, skifter fokuset Til Li-ion på grunn av økende volum og verdi av gjenvinnbare materialer.

ifølge en atz-rapport (2018) inneholder 33 kwh Li-ion-trekkbatteriet til BMW I3-elbilen 2 kg (4,4 lb) kobolt, 6 kg (13 lb) litium, 12 kg (26 lb) mangan, 12 kg (26 lb) nikkel og 35 kg (77 lb) grafitt. Ikke alle innsamlede materialer kan nå batterikvalitet når de resirkuleres, men de oppnådde ressursene kan brukes til mindre krevende formål. Litium brukes også som smøremiddel.

Fremskritt Gjøres, Og Duesenfeld GmbH demonstrerer en innovativ metode som bruker 70% mindre energi til å resirkulere litium-ion-batterier som med tradisjonelle smelteovner. Figur 2 illustrerer gjenvinningsanlegget for elbilbatterier i Tyskland.

 Gjenvinningsanlegg for elbilbatterier I Tyskland
Figur 2: Resirkuleringsanlegg For elbilbatterier I Tyskland

resirkuleringsprosessen av Li-ion-batterier starter normalt med deaktivering som innebærer full utladning for å fjerne lagret energi og forhindre en overraskende termisk hendelse. Elektrolytten kan også fryses for å forhindre elektrokjemiske reaksjoner under knuseprosessen. Duesenfeld patenterte en prosess som fordamper og gjenoppretter elektrolyttens organiske løsemidler i vakuum ved kondensering. Denne prosessen sies å ikke produsere giftige eksosgasser. I Figur 3 demonterer teknikere ev-batterier for resirkulering.

Resirkulering av et litiumion ev-batteri i en beholder
Figur 3: Resirkulering av et litiumion ev-batteri i en beholder

følgende trinn er delt inn i mekaniske, pyrometallurgiske og hydrometallurgiske behandlinger. Mekanisk innebærer å knuse battericellene; pyrometallurgiske ekstrakter metallene ved termisk behandling; og hydrometallurgi innebærer vandige prosesser.

når demontert, sortering skiller kobber folie, aluminiumsfolie, separator og belegg materialer. Nikkel, kobolt og kobber kan resirkuleres fra støpene, men litium og aluminium forblir i slaggen. En hydrometallurgisk prosess er nødvendig for å gjenopprette litium. Dette inkluderer utvasking, ekstraksjon, krystallisering og utfelling fra en flytende løsning. Hydrometallurgisk behandling brukes til å gjenvinne rene metaller, f. eks. litium, hentet fra separerte beleggmaterialer etter mekaniske prosesser eller fra slagg i pyrometallurgiske prosesser.

Umicore I Belgia bruker en ovn for å smelte batteriene direkte for å gjenvinne 95% kobolt, nikkel og kobber. Etter ovnen bruker Umicore en spesiell gassvaskeprosess for å rengjøre giftige forbrenningsprodukter fra fluorholdige eksosgasser.

for å redusere farene ved brannhendelser under resirkuleringsprosessen, forbrenner mindre gjenvinnere litiumionbatterier eksternt i spesielle avfallsbehandlingsanlegg før de gjør mekanisk separasjon.

Duesenfeld i Tyskland tømmer batteriene, knuser dem i inert atmosfære, fordamper og kondenserer elektrolyttens organiske løsemidler og skiller elektrodebeleggmaterialet fra resten. Metallene blir deretter lekket fra de tidligere aktive materialene. Grafittet filtreres og gjenvinnes, hvoretter litium-karbonat, nikkelsulfat, koboltsulfat og mangansulfat produseres. Denne resirkuleringsprosessen gir flere metaller enn Med Umicore termisk metode. CO2-avtrykket reduseres samtidig som det sparer energi og reduserer dannelsen av farlige gasser.

Resirkulert grafitt fra litiumionbatterier
Figur 4: Resirkulert grafitt fra litium-ion-batterier
Resirkulert litiumkarbonat fra litiumionbatterier
Figur 5: Resirkulert litiumkarbonat fra litiumionbatterier
  • 1-litium-Ion-Batterier med Duesenfeld
  • 4-minutters YouTube: Miljøvennlig metode for resirkulering EV batterier

Alkalisk: etter å senke kvikksølvinnholdet i alkaliske batterier i 1996, mange territorier nå tillate avhending disse batteriene som vanlig husholdningsavfall; California vurderer imidlertid alle batterier farlig avfall. I Europa regnes blysyre, NiCd, kvikksølvholdige batterier, usorterte samlinger av flere batterityper og batterielektrolytter som farlig avfall. Alle andre kan passere som ufarlig. De fleste butikker som selger batterier er også pålagt å ta tilbake brukte batterier. Alkaliske batterier inneholder gjenbrukbare materialer av sink og mangan, men gjenfinningsprosessen er en forpliktelse. Arbeidet er gjort for å øke resirkulering av alkaliske celler fra lav 4 prosent i 2015 til 40 prosent i 2025.

I Nord-Amerika samler Retriev Technologies, Tidligere Toxco, Og Rechargeable Battery Recycling Corporation (RBRC) brukte batterier og resirkulerer dem. Mens Retriev har egne resirkuleringsanlegg, ER RBRC ansvarlig for å samle batterier og sende dem til resirkuleringsorganisasjoner. Retriev I Trail, British Columbia, hevder å være det eneste selskapet i verden som resirkulerer store litiumbatterier. De mottar brukte batterier fra oljeboring I Nigeria, Indonesia og andre steder. De resirkulerer også pensjonerte litiumbatterier fra Minuteman missil siloer og tonnevis Av Li-ion fra krigsinnsats. Andre divisjoner På Retriev resirkulerer nikkel-kadmium, nikkel-metall-hydrid, bly, kvikksølv, alkalisk og mer.

Europa og Asia er også aktive i resirkulering brukte batterier. Blant andre resirkuleringsselskaper har Sony Og Sumitomo Metal I Japan og Umicore i Belgia utviklet teknologi for å hente kobolt og andre edle metaller fra brukte litiumionbatterier. (Se BU-705a: Batteri Resirkulering Som En Bedrift)

Umicore bruker en ultra-høy temperatur (UHT) prosesser for å resirkulere Li-ion og NiMH batterier. Brukte pakker demonteres og smeltes i en uht-ovn. Derbyene er delt inn i metalllegering som inneholder kobber, kobolt og nikkel, og slagg, et steinavfall som inneholder sjeldne jordmetaller. Slagg kan viderebehandles for å gjenopprette litium, men å produsere batteri-grade litium er ennå ikke økonomisk og slagg brukes til bygging. Metoder blir utviklet for å trekke ut litium for reprosessering i litiumkarbonat For Li-ionproduksjon. Med en forventet 10-gangers vekst i Bruken Av Li-ion-batterier mellom 2020 og 2030, kan gjenbruk av litium bli økonomisk, slik at metallene ender opp i batteriproduksjon igjen som bly for blybatterier.

Resirkuleringsprosess

Resirkulering starter ved å sortere batterier i kjemikalier. Samlingssentre plasserer bly syre, nikkel-kadmium, nikkel-metall-hydrid og litium ion i utpekte trommer, sekker eller bokser. Batterigjenvinnere hevder at resirkulering kan gjøres lønnsomt hvis en jevn strøm av batterier, sortert etter kjemi, blir gjort tilgjengelig.

gjenvinningsprosessen begynner med å fjerne brennbart materiale, som plast og isolasjon, med en gassfyrt termisk oksidasjonsmiddel. Forurensende partikler skapt av brenningsprosessen elimineres av plantens skrubber før de slippes ut i atmosfæren. Dette etterlater rene og nakne celler med metallinnhold.

cellene blir deretter hakket i små biter og oppvarmet til metallet blir flytende. Ikke-metalliske stoffer blir brent av, og etterlater en svart slagg på toppen som en slaggarm fjerner. Legeringene settes i henhold til vekt og blir skummet av som krem fra rå melk mens de fortsatt er i flytende form.

Kadmium er relativt lett og fordamper ved høye temperaturer. I en prosess som ser ut som en kjele med vann kokende over, blåser en vifte kadmium damp inn i et stort rør som er avkjølt med vanntåke. Dampene kondenserer til å produsere kadmium som er 99,95 prosent rent.

noen resirkulatorer skiller ikke metallene på stedet, men heller de flytende metallene direkte inn i hva industrien refererer til som » griser «(65 pounds, 24kg) eller» hogs » (2,000 pounds, 746kg). Andre batterigjenvinnere bruker nuggets (7 pund, 3,17 kg). Grisene, svin og nuggets sendes til metallgjenvinningsanlegg hvor de brukes til å produsere nikkel, krom og jern for rustfritt stål og andre high-end produkter.

for å redusere muligheten for en reaktiv hendelse under knusing, bruker noen resirkulatorer en flytende løsning eller fryser litiumbaserte batterier med flytende nitrogen; imidlertid er blanding Av Li-ion-startbatterier med den vanlige blysyretypen fortsatt et problem, da en ladet Li-ion er langt mer eksplosiv enn blysyre.

Resirkulering Av Batterier er energikrevende. Rapporter viser at det tar 6 til 10 ganger mer energi å gjenvinne metaller fra noen resirkulerte batterier enn fra gruvedrift. Unntaket er blybatteriet, hvorfra bly kan ekstraheres enkelt og gjenbrukes uten forseggjorte prosesser. I noen grad kan nikkel fra NiMH også gjenvinnes økonomisk hvis det er tilgjengelig i store mengder.

Nye resirkuleringsmetoder blir utviklet som henter metallene ved elektrolyse, også kjent som kjemisk resirkulering. Prosessen sies å være mer kostnadseffektiv og gir høyere avkastning med mindre forurensende stoffer enn tradisjonell smelting. Et slikt alternativ til resirkulering av blybatterier er utviklet Av Aqua Metals. Denne teknologien har potensial til å revolusjonere tradisjonelle smeltemetoder. En elektrokjemisk prosess skiller bly ved å bryte ned metaller i nanoskopiske størrelser partikler som er spredt i vann for å skape en hydro-kollodial metall. Prosessen kalles AquaRefining. Tekniske problemer forsinker full implementering på dette tidspunktet.

hvert land setter sine egne regler og legger tariffer til kjøpesummen for et nytt batteri for å gjøre resirkulering mulig. I Nord-Amerika fakturerer noen gjenvinningsanlegg etter vekt og prisene varierer i henhold til kjemi. Mens NiMH gir en ganske god avkastning med nikkel, er Det brukte NiCd-batteriet mindre etterspurt på grunn av myke kadmiumpriser. På grunn av dårlig metallgjenfinningsverdi, krever Li-ion en høyere gjenvinningsavgift enn de fleste andre batterityper.

Resirkulering Li-ion-batterier er ennå ikke lønnsomt må regjeringen subsidiert. Det er et incitament til å gjenopprette kostbar kobolt. Det finnes ingen resirkuleringsteknologi i dag som er i stand til å produsere rent nok litium til en annen bruk i batterier. Litium for batterier er utvunnet; brukt litium brukes til smøremidler, glass, keramikk og andre applikasjoner.

den flate kostnaden for å resirkulere massevis av batterier er $ 1000 til $2000; Europa håper å oppnå en kostnad per tonn på $ 300. Ideelt sett vil dette inkludere transport, men flytting og håndtering av varene forventes å doble den totale kostnaden. For å forenkle transporten setter Europa opp flere mindre prosessanlegg på strategiske geografiske steder. Dette skyldes Delvis Basel-Konvensjonen som forbyr eksport av komplette, men brukte blybatterier. Etter hvert som volumet av kasserte batterier øker, blir nye teknologier forsøkt å gjøre resirkulering lønnsomt uten støtte fra byråer og regjeringer.

FORSIKTIG batterier skal ikke under noen omstendigheter brennes, da brann kan forårsake eksplosjon. Bruk godkjente hansker når du berører elektrolytten. Ved hudeksponering, skyll straks med vann. Hvis øyeeksponering oppstår, skyll med vann i 15 minutter og kontakt lege umiddelbart.

Articles

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.