leer meer over verwijdering en hoe giftig materiaal in batterijen kan blijven worden gebruikt indien gerecycleerd.

lood-en cadmiumbatterijen vormen de grootste milieubezwaren, zozeer zelfs dat nikkel-cadmium in 2009 in Europa werd verboden. Er worden pogingen ondernomen om ook de op lood gebaseerde batterij te verbieden, maar er is geen geschikte vervanging beschikbaar, zoals het geval was door nikkel-cadmium te vervangen door Nikkel-Metaal-hydride. Voor het eerst is lithium-ion toegevoegd aan de lijst van verontreinigende stoffen. Deze chemie werd geclassificeerd als slechts licht giftig, maar hun pure volume vereist scherper onderzoek.

loodzuur maakte de weg vrij voor het succes van recycling en tegenwoordig wordt meer dan 97% van deze batterijen gerecycled in de VS. De auto-industrie moet worden geprezen voor het feit dat zij de recycling in een vroeg stadium heeft georganiseerd, maar misschien waren er eerder zakelijke redenen dan milieuoverwegingen de drijvende kracht geweest. Het recyclingproces is eenvoudig en 70 procent van het gewicht van de batterij is herbruikbaar lood.

meer dan 50% van de loodtoevoer is afkomstig van gerecycleerde batterijen. Andere batterijtypes zijn niet zo zuinig om te recyclen en worden niet zo gemakkelijk geretourneerd als loodzuur. Verschillende organisaties werken aan programma ‘ s om het verzamelen van alle batterijen handig te maken. Slechts 20 tot 40 procent van de batterijen in mobiele telefoons en andere consumentenproducten wordt momenteel gerecycled. Het doel van recycling is om te voorkomen dat gevaarlijke materialen op stortplaatsen terechtkomen en om de teruggewonnen materialen te gebruiken bij de vervaardiging van nieuwe producten.

gebruikte batterijen moeten uit het huishouden worden verwijderd. Van oude primaire cellen is bekend dat ze lekken en schade aan de omgeving veroorzaken. Bewaar geen oude loodzuurbatterijen waar kinderen spelen. Het eenvoudig aanraken van de loodpalen kan schadelijk zijn. Houd ook knoopcellen verborgen voor kleine kinderen omdat ze deze batterijen kunnen doorslikken. (Zie BU-703: gezondheidsrisico ‘ s bij batterijen)

hoewel het milieuonvriendelijk is, blijven loodzuurbatterijen een sterke marktniche behouden, vooral als startaccu. Wielen mobiliteit en UPS-systemen zou niet zo economisch kunnen lopen als het niet voor deze betrouwbare batterij. NiCd blijft ook een kritische positie onder oplaadbare batterijen als grote overstroomde NiCd ‘ s start jet vliegtuigen en stuwen sightseeing boten in rivieren van grotere steden. Hoewel vervuilingsvrij, deze batterijen zijn in verval.

batterijen met giftige stoffen blijven bij ons en er is niets mis met het gebruik ervan zolang ze op de juiste manier worden verwijderd. Elke batterijchemie heeft zijn eigen recyclingprocedure en het proces begint met het sorteren van de batterijen in de juiste categorieën.

Loodzuur: De Recycling van loodzuur begon met de introductie van de startaccu in 1912. Het proces is eenvoudig en kosteneffectief als lood is gemakkelijk te halen en kan meerdere keren worden hergebruikt. Dit leidde tot veel winstgevende bedrijven en de recycling van andere batterijen.

loodzuur zijn de meest gerecycleerde batterijen. Recycling is winstgevend
figuur 1: loodzuur is de meest gerecycleerde batterijen. Recycling is winstgevend

eind 2013 meldden smelterijen een toename van het aantal Li-ion-batterijen dat werd vermengd met loodzuur, vooral in startaccu ‘ s. Dit kan brand veroorzaken, wat kan leiden tot explosie en persoonlijk letsel. De fysieke verschijning van loodzuur en Li-ion packs zijn vergelijkbaar en sorteren bij hoog volume vormt een uitdaging. Voor consumenten, een batterij is een batterij en mensen worden verleid om alle batterijen te recyclen, laat staan de chemie. Naarmate meer loodzuur wordt vervangen door Li-ion, zal het probleem alleen maar escaleren. Vanaf 2010-2013 is er een 10-voudige toename van gemelde incidenten van infiltratie van Li-ion met loodzuur.

Houd er rekening mee dat Li-ion meer vluchtig is wanneer het wordt gestript dan loodzuur. Presortering gebeurt om veiligheidsredenen en niet om gevaarlijk materiaal te scheiden. Loodzuur is goedaardig maar giftig, Li-ion is niet kwaadaardig maar explosief.

de Society of Automotive Engineers (SAE) en de International Electrotechnical Commission (IEC) zetten actie in door bewustmaking, opleiding van werknemers, batterijidentificatie en etikettering. X-ray technologieën om batterijen te scheiden worden onderzocht en ” wie draagt de aansprakelijkheid?”wordt gevraagd. Batterijfabrikanten leggen de verantwoordelijkheid bij de recyclers, die op hun beurt beweren dat de last en de duurzaamheid van een product door de fabrikant moeten worden gedragen. De rechtbanken kunnen scheidsrechters worden.

nikkel-cadmium: wanneer NiCd-batterijen onzorgvuldig worden verwijderd, corrodeert de metalen celcilinder uiteindelijk op de stortplaats. Cadmium lost op en sijpelt in de watervoorziening. Zodra de besmetting begint, zijn de autoriteiten hulpeloos om het bloedbad te stoppen. Onze oceanen vertonen al sporen van cadmium (samen met aspirine, penicilline en antidepressiva), maar wetenschappers zijn niet zeker van de oorsprong ervan.

nikkel-metaalhydride: nikkel en de elektrolyt in NiMH zijn semi-toxisch. Als er in een gebied geen verwijderingsdienst beschikbaar is, kunnen afzonderlijke NiMH-batterijen in kleine hoeveelheden met ander huishoudelijk afval worden weggegooid; met 10 of meer batterijen moet de gebruiker echter overwegen deze op een veilige stortplaats te storten. Het betere alternatief is het nemen van de gebruikte batterijen naar een buurt drop-off bin voor recycling.

Primair Lithium: Deze batterijen bevatten metaallithium dat heftig reageert wanneer ze in contact komen met vocht en op de juiste wijze moeten worden verwijderd. Als het op een stortplaats in geladen toestand wordt gegooid, kan zwaar materieel dat bovenop werkt de cases verpletteren en kan het blootgestelde lithium een brand ontsteken. Stortbranden zijn moeilijk te blussen en kunnen jarenlang ondergronds branden. Breng vóór recycling een volledige ontlading aan om het lithiumgehalte te verbruiken. Primaire lithiumbatterijen (lithium-metaal) worden gebruikt in militaire gevechten, evenals in horloges, sensoren, hoortoestellen en geheugenback-up. Een lithium-metaal variant dient ook als alkaline vervanging in AAA, AA en 9V formaten. Li-ion voor mobiele telefoons en laptops bevatten geen metallic lithium. (Zie ook BU-106: voordelen van primaire batterijen)

Lithium-ion: Li-ion is redelijk onschadelijk, maar gebruikte verpakkingen dienen op de juiste manier te worden weggegooid. Dit wordt minder gedaan om waardevolle metalen terug te winnen, zoals het geval is met loodzuur, dan om milieuredenen, vooral met het groeiende volume dat in consumentenproducten wordt gebruikt. Li-ion bevat schadelijke elementen die zich op het toxiciteitsniveau van elektronische apparaten bevinden.

met het toenemende gebruik van Li-ion geeft het verslag van de Europese Commissie met de titel “naar de batterij van de toekomst” waarschuwingen vanwege het grote aantal batterijen dat aan het einde van de levensduur zal voldoen. In Europa kan Li-ion niet worden gestort vanwege toxiciteit en explosiegevaar, noch kunnen ze worden verbrand omdat de as ook giftig is op de stortplaats. Van belang is kobalt en stoffen die elektrode materialen samen te binden.

het rapport noemt loodzuur niet langer de meest toxische batterij. Loodzuur is de enige batterij die rendabel kan worden gerecycled. Met bijna 100% van loodzuur wordt gerecycled, verschuift de focus naar Li-ion vanwege het groeiende volume en de waarde van terug te winnen materialen.

volgens een ATZ-rapport (2018) bevat de Li-ion-tractiebatterij van 33 kwh van het elektrische BMW i3-voertuig 2kg kobalt, 6kg lithium, 12kg mangaan, 12kg nikkel en 35kg grafiet. Niet alle teruggewonnen materialen kunnen batterijkwaliteit bereiken wanneer ze worden gerecycled, maar de verkregen grondstoffen kunnen worden gebruikt voor minder veeleisende doeleinden. Lithium wordt ook gebruikt als smeermiddel.

er wordt vooruitgang geboekt en Duesenfeld GmbH demonstreert een innovatieve methode die 70% minder energie verbruikt voor de recycling van lithium-ionbatterijen dan bij traditionele smeltovens. Figuur 2 illustreert de recyclinginstallatie voor elektrische accu ‘ s in Duitsland.

Recyclinginstallatie voor elektrische accu ' s in Duitsland
Figuur 2: Recyclinginstallatie voor accu ’s van elektrische voertuigen in Duitsland

het recyclingproces van Li-ion-accu’ s begint gewoonlijk met deactivering met volledige ontlading om de opgeslagen energie te verwijderen en een onverwachte thermische gebeurtenis te voorkomen. De elektrolyt kan ook worden ingevroren om elektrochemische reacties tijdens het verpletteringsproces te voorkomen. Duesenfeld patenteerde een proces dat verdampt en de organische oplosmiddelen van de elektrolyt in een vacuüm terugwint door condensatie. Er wordt gezegd dat dit proces geen giftige uitlaatgassen produceert. In Figuur 3 demonteren technici EV-Batterijen voor recycling.

Recycling van een lithium-ion EV-batterij in een container
Figuur 3: Recycling van een lithium-ion EV-batterij in een container

de volgende stappen zijn onderverdeeld in mechanische, pyrometallurgische en hydrometallurgische behandelingen. Mechanische omvat het verpletteren van de batterijcellen; pyrometallurgische extracten van de metalen door thermische behandeling; en hydrometallurgie omvat waterige processen.

na demontage worden koperfolie, aluminiumfolie, afscheider en de bekledingsmaterialen gescheiden. Nikkel, kobalt en koper kunnen uit de gietvorm worden gerecycled, maar lithium en aluminium blijven in de slak. Een hydrometallurgisch proces is noodzakelijk om lithium terug te winnen. Dit omvat uitloging, extractie, kristallisatie en precipitatie uit een vloeibare oplossing. Hydrometallurgische behandeling wordt gebruikt voor de recuperatie van zuivere metalen, bijvoorbeeld lithium, verkregen uit gescheiden bekledingsmaterialen na mechanische processen of uit slakken in pyrometallurgische processen.

Umicore gebruikt in België een oven om de batterijen rechtstreeks te smelten om 95% kobalt, nikkel en koper terug te winnen. Na de oven maakt Umicore gebruik van een speciaal gaswasproces om de giftige verbrandingsproducten te reinigen van het fluor dat uitlaatgassen bevat.

om de risico ‘ s van brandincidenten tijdens het recyclingproces te verminderen, verbranden kleinere recyclingbedrijven lithium-ion-batterijen extern in speciale afvalverwerkingsinstallaties voordat ze mechanisch worden gescheiden.Duesenfeld in Duitsland ontlaadt de batterijen, verplettert ze in inerte atmosfeer, verdampt en condenseert de organische oplosmiddelen van de elektrolyt en scheidt het bekledingsmateriaal van de elektrode van de rest. De metalen worden vervolgens uit de vroegere actieve materialen uitgelogen. Het grafiet wordt gefilterd en herwonnen, waarna lithium-Carbonaat, nikkel-sulfaat, kobalt-sulfaat en mangaan-sulfaat worden geproduceerd. Dit recyclingproces levert meer metalen op dan met de Umicore thermische methode. De CO2-voetafdruk wordt ook verminderd, terwijl energie wordt bespaard en de vorming van gevaarlijke gassen wordt verminderd.

gerecycleerd grafiet uit lithium-ion-batterijen
Figuur 4: Gerecycled grafiet uit lithium-ion batterijen
Gerecycled lithium-carbonaat uit lithium-ion batterijen
Figuur 5: Gerecycled lithium-carbonaat uit lithium-ion batterijen
  • 1-minuut YouTube: Milieuvriendelijke Recycling van Lithium-Ion Batterijen met Duesenfeld
  • 4 minuten YouTube: Eco-vriendelijke methode van de recycling van EV-batterijen

Alkalisch: Na het verlagen van het gehalte aan kwik in alkaline-batterijen in 1996, veel gebieden nu toe het afstoten van deze accu ‘ s als reguliere binnenlandse prullenbak; echter, Californië beschouwt alle batterijen gevaarlijk afval. In Europa worden loodzuur, NiCd, kwikhoudende batterijen, ongesorteerde collecties van meerdere batterijtypen en batterijelektrolyten als gevaarlijk afval beschouwd. Alle anderen kunnen doorgaan als ongevaarlijk. De meeste winkels die batterijen verkopen zijn ook verplicht om gebruikte batterijen terug te nemen. Alkalinebatterijen bevatten de herbruikbare materialen zink en mangaan, maar het terugwinningsproces is een risico. Er worden inspanningen geleverd om de recycling van alkalische cellen te verhogen van de lage 4 procent in 2015 naar 40 procent in 2025.

in Noord-Amerika verzamelen Retriev Technologies, voorheen Toxco, en de Rechargeable Battery Recycling Corporation (RBRC) gebruikte batterijen en recyclen ze. Hoewel Retriev zijn eigen recyclingfaciliteiten heeft, is RBRC verantwoordelijk voor het verzamelen van batterijen en het verzenden ervan naar recyclingorganisaties. Retriev in Trail, British Columbia, beweert het enige bedrijf ter wereld te zijn dat grote lithiumbatterijen recycleert. Ze krijgen gebruikte batterijen van olieboringen in Nigeria, Indonesië en andere plaatsen. Ze recyclen ook gepensioneerde lithiumbatterijen uit de Minuteman raketsilo ‘ s en tonnen Li-ion uit oorlogsinspanningen. Andere divisies bij Retriev recyclen nikkel-cadmium, Nikkel-Metaal-hydride, lood, kwik, alkaline en meer.

Europa en Azië zijn ook actief op het gebied van recycling van gebruikte batterijen. Naast andere recyclingbedrijven hebben Sony en Sumitomo Metal in Japan en Umicore in België technologie ontwikkeld om kobalt en andere edelmetalen uit gebruikte lithium-ionbatterijen te halen. (Zie BU-705a: Batterijrecycling als bedrijf)

Umicore maakt gebruik van ultrahoge temperatuur (UHT) processen om Li-ion en NiMH batterijen te recyclen. Gebruikte verpakkingen worden ontmanteld en gesmolten in een UHT-oven. De derby ‘ s worden gescheiden in metaallegering die koper, kobalt en nikkel bevat, en slakken, een steenachtig afval dat zeldzame aardmetalen bevat. Slakken kunnen verder worden verwerkt om lithium terug te winnen, maar het produceren van lithium van batterijkwaliteit is nog niet economisch en de slakken worden gebruikt voor de bouw. Er worden methoden ontwikkeld om lithium te extraheren voor opwerking tot lithiumcarbonaat voor de productie van Li-Ionen. Met een verwachte 10-voudige groei in het gebruik van Li-ion batterijen tussen 2020 en 2030, kan het hergebruik van lithium economisch worden, zodat de metalen weer in de batterijproductie belanden, net als lood voor loodzuurbatterijen.

recyclingproces

Recycling begint met het sorteren van batterijen in chemie. Verzamelcentra plaatsen loodzuur, nikkel-cadmium, nikkel-metaal-hydride en lithium-ion in aangewezen vaten, zakken of dozen. Batterijrecyclers beweren dat recycling winstgevend kan worden gemaakt als een gestage stroom van batterijen, gesorteerd naar chemie, beschikbaar wordt gesteld.

het recyclingproces begint met het verwijderen van het brandbare materiaal, zoals kunststoffen en isolatie, met een gasgestookte thermische oxidator. Vervuilende deeltjes die door het verbrandingsproces ontstaan, worden door de gaswasser van de installatie geëlimineerd voordat ze in de atmosfeer terechtkomen. Dit laat de schone en Naakte cellen met metaalgehalte.

de cellen worden vervolgens in kleine stukjes gehakt en verhit tot het metaal vloeibaar is. Niet-metalen stoffen worden verbrand, waardoor een zwarte slak op de top die een slak arm verwijdert. De legeringen bezinken naar gewicht en worden afgeschuimd als Room uit rauwe melk terwijl ze nog in vloeibare vorm zijn.Cadmium is relatief licht en verdampt bij hoge temperaturen. In een proces dat eruit ziet als een pan met water die overkokt, blaast een ventilator de cadmiumdamp in een grote buis die wordt afgekoeld met waternevel. De dampen condenseren om cadmium te produceren dat 99,95 procent zuiver is.

sommige recyclingbedrijven scheiden de metalen niet ter plaatse, maar gieten de vloeibare metalen rechtstreeks in wat de industrie “varkens” (65 pond, 24kg) of “varkens” (2.000 pond, 746kg) noemt. Andere batterijrecyclers gebruiken nuggets (7 pond, 3,17 kg). De varkens, varkens en nuggets worden verscheept naar metaalterugwinningsinstallaties waar ze worden gebruikt voor de productie van nikkel, chroom en ijzer voor roestvrij staal en andere high-end producten.

om de kans op een reactieve gebeurtenis tijdens het breken te verkleinen, gebruiken sommige recyclers een vloeibare oplossing of bevriezen ze lithiumbatterijen met vloeibare stikstof; het mengen van Li-ion-startaccu ‘ s met het gebruikelijke loodzuurtype blijft echter een probleem omdat een geladen Li-ion veel explosiever is dan loodzuur.

recycling van batterijen is energie-intensief. Uit rapporten blijkt dat het 6 tot 10 keer meer energie kost om metalen terug te winnen uit sommige gerecycleerde batterijen dan uit de mijnbouw. De uitzondering is de loodzuurbatterij, waaruit lood gemakkelijk kan worden gewonnen en hergebruikt zonder ingewikkelde processen. Tot op zekere hoogte kan nikkel uit NiMH ook economisch worden teruggewonnen als het in grote hoeveelheden beschikbaar is.

nieuwe recyclingmethoden worden ontwikkeld om de metalen door elektrolyse terug te winnen, ook bekend als chemische recycling. Het proces zou kosteneffectiever zijn en hogere opbrengsten opleveren met minder verontreinigende stoffen dan traditionele smelterijen. Een dergelijk alternatief voor het recyclen van loodzuurbatterijen is ontwikkeld door Aqua Metals. Deze technologie heeft het potentieel van een revolutie in traditionele smeltmethoden. Een elektrochemisch proces scheidt het lood door metalen in nanoscopische groottedeeltjes af te breken die in water worden gedispergeerd om een hydro-Collodiaal metaal te creëren. Het proces heet AquaRefining. Technische problemen vertragen de volledige implementatie op dit moment.

elk land stelt zijn eigen regels vast en voegt tarieven toe aan de aankoopprijs van een nieuwe batterij om recycling mogelijk te maken. In Noord-Amerika factureren sommige recyclingbedrijven naar gewicht en de tarieven variëren afhankelijk van de chemie. Terwijl NiMH een redelijk goed rendement oplevert met nikkel, is de gebruikte NiCd-batterij minder gevraagd vanwege de zachte cadmiumprijzen. Vanwege de slechte metaal retrieval waarde, Li-ion commando ‘ s een hogere recycling vergoeding dan de meeste andere batterijtypes.

Recycling van Li-ion-batterijen is nog niet rendabel, moet door de overheid worden gesubsidieerd. Er is een prikkel om kostbare kobalt terug te winnen. Er bestaat momenteel geen recyclingtechnologie die zuiver genoeg lithium kan produceren voor een tweede gebruik in batterijen. Lithium voor batterijen wordt gedolven; tweedehands lithium wordt gebruikt voor smeermiddelen, glas, keramiek en andere toepassingen.

de vaste kosten voor het recyclen van een ton batterijen bedragen 1.000 tot 2.000 dollar; Europa hoopt een kostprijs per ton van 300 dollar te bereiken. Idealiter zou dit vervoer omvatten, maar het verplaatsen en behandelen van de goederen zal naar verwachting de totale kosten verdubbelen. Om het vervoer te vereenvoudigen, zet Europa Verschillende kleinere verwerkingsbedrijven op strategische geografische locaties op. Dit is deels te wijten aan het Verdrag van Bazel, dat de uitvoer van volledige maar gebruikte loodzuurbatterijen verbiedt. Naarmate het aantal afgedankte batterijen toeneemt, worden nieuwe technologieën geprobeerd om recycling rendabel te maken zonder de steun van instanties en regeringen.

voorzichtigheid batterijen mogen in geen geval worden verbrand, omdat brand een explosie kan veroorzaken. Draag goedgekeurde handschoenen bij het aanraken van de elektrolyt. Bij blootstelling aan de huid onmiddellijk spoelen met water. Als oogblootstelling optreedt, 15 minuten spoelen met water en onmiddellijk een arts raadplegen.

Articles

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.