aflați despre eliminare și despre modul în care materialul toxic poate fi utilizat în continuare în baterii dacă este reciclat.

bateriile pe bază de plumb și cadmiu prezintă cele mai mari preocupări de mediu, atât de mult încât nichelul – cadmiu a fost interzis în Europa în 2009. Se încearcă, de asemenea, interzicerea bateriei pe bază de plumb, dar nu este disponibilă o înlocuire adecvată, așa cum a fost cazul prin înlocuirea nichelului-cadmiu cu nichel-metal-hidrură. Pentru prima dată, litiu-ion a fost adăugat pe lista poluanților. Această chimie a fost clasificată ca fiind doar ușor toxică, dar volumul lor pur necesită o examinare mai strictă.

acidul Plumb a deschis calea către succesul reciclării, iar astăzi mai mult de 97% din aceste baterii sunt reciclate în SUA. Industria auto ar trebui să primească credit pentru organizarea timpurie a reciclării; cu toate acestea, motivele de afaceri, mai degrabă decât preocupările de mediu, ar fi putut fi forța motrice. Procesul de reciclare este simplu și 70% din greutatea bateriei este plumb reutilizabil.

peste 50% din alimentarea cu plumb provine din baterii reciclate. Alte tipuri de baterii nu sunt la fel de economice de reciclat și nu sunt returnate la fel de ușor ca acidul plumb. Mai multe organizații lucrează la programe pentru a face colectarea tuturor bateriilor convenabile. Doar 20-40% din bateriile din telefoanele mobile și alte produse de consum sunt reciclate în prezent. Scopul reciclării este de a preveni pătrunderea materialelor periculoase în depozitele de deșeuri și de a utiliza materialele recuperate în fabricarea de noi produse.

bateriile uzate trebuie scoase din gospodărie. Se știe că celulele primare vechi scurg și provoacă daune zonei înconjurătoare. Nu depozitați bateriile vechi cu plumb acid acolo unde se joacă copiii. Simpla atingere a polilor de plumb poate fi dăunătoare. De asemenea, păstrați celulele butoanelor ascunse copiilor mici, deoarece pot înghiți Aceste baterii. (Vezi BU-703: probleme de sănătate cu bateriile)

chiar dacă sunt neprietenoase din punct de vedere ecologic, bateriile cu plumb acid continuă să dețină o nișă de piață puternică, mai ales ca baterie de pornire. Mobilitatea pe roți și sistemele UPS nu ar putea funcționa la fel de economic dacă nu ar fi această baterie fiabilă. NiCd continuă, de asemenea, să dețină o poziție critică în rândul bateriilor reîncărcabile, deoarece NiCd-urile mari inundate pornesc avioane cu reacție și propulsează bărci turistice în râurile orașelor mai mari. Deși fără poluare, Aceste baterii sunt în declin.

bateriile cu substanțe toxice vor continua să fie cu noi și nu este nimic greșit în utilizarea lor atâta timp cât sunt eliminate în mod corespunzător. Fiecare chimie a bateriei are propria procedură de reciclare, iar procesul începe prin sortarea bateriilor în categoriile corecte.

Plumb Acid: Reciclarea acidului plumb a început odată cu introducerea bateriei de pornire în 1912. Procesul este simplu și rentabil, deoarece plumbul este ușor de extras și poate fi reutilizat de mai multe ori. Acest lucru a dus la multe afaceri profitabile și la reciclarea altor baterii.

 plumb acid sunt bateriile cele mai reciclate. Reciclarea este profitabilă
Figura 1: plumb acid sunt bateriile cele mai reciclate. Reciclarea este profitabilă

la sfârșitul anului 2013, topitoriile au început să raporteze un număr crescut de baterii Li-ion amestecate cu plumb acid, în special în bateriile de pornire. Acest lucru poate provoca incendii, ceea ce duce la explozie și vătămare corporală. Aspectul fizic al pachetelor de acid plumb și Li-ion sunt similare, iar sortarea la volum mare reprezintă o provocare. Pentru consumatori, o baterie este o baterie și oamenii sunt atrași să recicleze toate bateriile, nu contează chimia. Pe măsură ce mai mult acid de plumb este înlocuit cu Li-ion, problema va escalada doar. În perioada 2010-2013, a existat o creștere de 10 ori a incidentelor raportate de infiltrare a Li-ion cu acid plumb.

vă rugăm să rețineți că Li-ion este mai volatil atunci când este dezbrăcat decât acidul plumb. Presortarea se face din motive de siguranță și nu pentru a separa materialele periculoase. Acidul plumb este benign, dar toxic, Li-ion este non-malign, dar exploziv.

Societatea Inginerilor auto (SAE) și Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) inițiază acțiuni prin creșterea gradului de conștientizare, instruirea angajaților, identificarea și etichetarea bateriilor. Tehnologiile cu raze X pentru separarea bateriilor sunt explorate și ” cine poartă răspunderea?”este întrebat. Producătorii de baterii își asumă responsabilitatea reciclatorilor care, la rândul lor, susțin că povara și durabilitatea unui produs trebuie suportate de producător. Instanțele pot deveni arbitri.

nichel-cadmiu: când bateriile NiCd sunt eliminate fără griji, cilindrul metalic al celulei se corodează în cele din urmă în depozitul de deșeuri. Cadmiul se dizolvă și se scurge în alimentarea cu apă. Odată ce începe contaminarea, autoritățile sunt neputincioase să oprească masacrul. Oceanele noastre prezintă deja urme de cadmiu (împreună cu aspirina, penicilina și antidepresivele), dar oamenii de știință nu sunt siguri de originea sa.

nichel-metal-hidrură: nichelul și electrolitul din NiMH sunt semi-toxice. Dacă nu există un serviciu de eliminare într-o zonă, bateriile NiMH individuale pot fi aruncate împreună cu alte deșeuri menajere în cantități mici; cu toate acestea, cu 10 sau mai multe baterii, utilizatorul ar trebui să ia în considerare eliminarea acestora într-un depozit de deșeuri securizat. Alternativa mai bună este de a lua bateriile uzate la un cartier drop-off bin pentru reciclare.

Litiu Primar: Aceste baterii conțin litiu metalic care reacționează violent atunci când intră în contact cu umezeala și trebuie aruncat în mod corespunzător. Dacă este aruncat într-un depozit de deșeuri într-o stare încărcată, echipamentele grele care funcționează deasupra ar putea zdrobi carcasele, iar litiul expus ar putea aprinde un incendiu. Incendiile din depozitele de deșeuri sunt dificil de stins și pot arde ani de zile în subteran. Înainte de reciclare, aplicați o descărcare completă pentru a consuma conținutul de litiu. Bateriile primare cu litiu (litiu-metal) sunt utilizate în lupta militară, precum și în ceasuri, senzori, aparate auditive și backup de memorie. O varietate de litiu-metal servește, de asemenea, ca înlocuitor alcalin în formate AAA, AA și 9V. Li-ion pentru telefoane mobile și laptopuri nu conține litiu metalic. (A se vedea, de asemenea, BU-106: avantajele bateriilor primare)

litiu-ion: Li-ion este inofensiv în mod rezonabil, dar ambalajele uzate trebuie eliminate în mod corespunzător. Acest lucru se face mai puțin pentru a recupera metale valoroase, cum este cazul acidului plumb, decât din motive de mediu, în special cu volumul în creștere utilizat în produsele de consum. Li-ion conține elemente dăunătoare care se află la nivelul de toxicitate al dispozitivelor electronice.

odată cu utilizarea tot mai mare A Li-ion, Raportul Comisiei Europene numit „către bateria viitorului” oferă avertismente din cauza numărului mare de baterii care se vor întâlni la sfârșitul ciclului de viață. În Europa, Li-ion nu poate fi depozitat din cauza toxicității și a pericolului de explozie și nici nu poate fi incinerat, deoarece cenușa este, de asemenea, toxică în depozitele de deșeuri. De îngrijorare este cobaltul și agenții care leagă materialele electrodului împreună.

raportul nu mai marchează acidul plumb ca fiind cea mai toxică baterie. Acidul plumb este singura baterie care poate fi reciclată profitabil. Cu aproape 100% din acidul plumb reciclat, accentul se mută la Li-ion din cauza volumului și valorii în creștere a materialelor recuperabile.

potrivit unui raport ATZ (2018), bateria de tracțiune Li-ion de 33 kWh a vehiculului electric BMW i3 conține 2 kg (4,4 lb) cobalt, 6 kg (13 lb) litiu, 12 Kg (26 lb) mangan, 12 Kg (26 lb) nichel și 35 kg (77 lb) grafit. Nu toate materialele recuperate pot atinge calitatea bateriei atunci când sunt reciclate, dar resursele obținute pot fi utilizate în scopuri mai puțin solicitante. Litiul este, de asemenea, utilizat ca lubrifiant.

se fac progrese, iar Duesenfeld GmbH demonstrează o metodă inovatoare care utilizează cu 70% mai puțină energie pentru reciclarea bateriilor litiu-ion decât cu cuptoarele tradiționale de topire. Figura 2 ilustrează instalația de reciclare a bateriilor pentru vehicule electrice din Germania.

Instalație de reciclare a bateriilor vehiculelor electrice în Germania
Figura 2: Instalație de reciclare a bateriilor pentru vehicule electrice din Germania

procesul de reciclare a bateriilor Li-ion începe în mod normal cu dezactivarea care implică o descărcare completă pentru a elimina energia stocată și a preveni un eveniment termic surpriză. Electrolitul poate fi, de asemenea, înghețat pentru a preveni reacțiile electrochimice în timpul procesului de zdrobire. Duesenfeld a brevetat un proces care evaporă și recuperează solvenții organici ai electrolitului în vid prin condensare. Se spune că acest proces nu produce gaze de eșapament toxice. În Figura 3, tehnicienii dezasamblează bateriile EV pentru reciclare.

reciclarea unei baterii litiu-ion EV într-un container
Figura 3: reciclarea unei baterii litiu-ion EV într-un container

următoarele etape sunt împărțite în tratamente mecanice, pirometalurgice și hidrometalurgice. Mecanica implică zdrobirea celulelor bateriei; pirometalurgic extrage metalele prin tratament termic; iar hidrometalurgia implică procese apoase.

odată dezasamblat, sortarea separă folia de cupru, folia de aluminiu, separatorul și materialele de acoperire. Nichelul, cobaltul și cuprul pot fi reciclate din turnare, dar litiul și aluminiul rămân în zgură. Un proces hidrometalurgic este necesar pentru recuperarea litiului. Aceasta include levigarea, extracția, cristalizarea și precipitarea dintr-o soluție lichidă. Tratamentul hidrometalurgic este utilizat pentru recuperarea metalelor pure, de exemplu litiul, obținut din materiale de acoperire separate după procese mecanice sau din zgură în procese pirometalurgice.

Umicore din Belgia folosește un cuptor pentru a topi bateriile direct pentru a recupera 95% din cobalt, nichel și cupru. După cuptor, Umicore folosește un proces special de spălare a gazelor pentru a curăța produsele toxice de incinerare din gazele de eșapament care conțin fluor.

pentru a reduce pericolele incidentelor de incendiu în timpul procesului de reciclare, reciclatorii mai mici incinerează bateriile litiu-ion extern în instalații speciale de tratare a deșeurilor înainte de a efectua separarea mecanică.

Duesenfeld din Germania descarcă bateriile, le zdrobește în atmosferă inertă, evaporă și re-condensează solvenții organici ai electrolitului și separă materialul de acoperire a electrodului de restul. Metalele sunt apoi levigate din fostele materiale active. Grafitul este filtrat și recăpătat, după care se produc carbonat de litiu, sulfat de nichel, sulfat de cobalt și sulfat de mangan. Acest proces de reciclare produce mai multe metale decât cu metoda termică Umicore. Amprenta de CO2 este, de asemenea, redusă, economisind în același timp energie și scăzând formarea de gaze periculoase.

grafit reciclat din baterii litiu-ion
Figura 4: Grafit reciclat din baterii litiu-ion
carbonat de litiu reciclat din baterii litiu-ion
Figura 5: carbonat de litiu reciclat din baterii litiu-ion
  • 1-minute YouTube: reciclarea ecologică a bateriilor litiu-Ion cu Duesenfeld
  • YouTube de 4 minute: metodă ecologică de reciclare a bateriilor EV

alcalin: după scăderea conținutului de mercur din bateriile alcaline în 1996, multe teritorii permit acum eliminarea acestor baterii ca gunoi menajer obișnuit; cu toate acestea, California consideră că toate bateriile deșeuri periculoase. În Europa, acidul Plumb, NiCd, bateriile care conțin mercur, colecțiile nesortate de mai multe tipuri de baterii și electroliții bateriei sunt considerate deșeuri periculoase. Toate celelalte pot trece ca nepericuloase. Majoritatea magazinelor care vând baterii sunt, de asemenea, obligate să ia înapoi bateriile uzate. Bateriile alcaline conțin materiale reutilizabile de zinc și mangan, dar procesul de recuperare este o datorie. Se fac eforturi pentru a crește reciclarea celulelor alcaline de la nivelul scăzut de 4% în 2015 la 40% în 2025.

în America de Nord, Retriev Technologies, fostă Toxco, și Reincarcable Battery Recycling Corporation (RBRC) colectează bateriile uzate și le reciclează. În timp ce Retriev are propriile facilități de reciclare, RBRC se ocupă de colectarea bateriilor și trimiterea acestora către organizațiile de reciclare. Retriev din Trail, Columbia Britanică, susține că este singura companie din lume care reciclează baterii mari de litiu. Ei primesc baterii uzate din forajele petroliere din Nigeria, Indonezia și alte locuri. De asemenea, reciclează bateriile cu litiu retrase din silozurile de rachete Minuteman și tone de Li-ion din eforturile de război. Alte divizii de la Retriev reciclează nichel-cadmiu, nichel-metal-hidrură, plumb, mercur, alcalin și multe altele.

Europa și Asia sunt, de asemenea, active în reciclarea bateriilor uzate. Printre alte companii de reciclare, Sony și Sumitomo Metal din Japonia și Umicore din Belgia au dezvoltat tehnologie pentru a prelua cobaltul și alte metale prețioase din bateriile litiu-ion uzate. (A se vedea BU-705a: Reciclarea bateriilor ca afacere)

Umicore utilizează procese de temperatură ultra-înaltă (UHT) pentru reciclarea bateriilor Li-ion și NiMH. Pachetele uzate sunt demontate și topite într-un cuptor UHT. Derbiile sunt separate în aliaj metalic care conține cupru, cobalt și nichel și zgură, un deșeu pietros care conține metale din pământuri rare. Zgura poate fi prelucrată în continuare pentru a recupera litiul, dar producerea litiului de calitate a bateriei nu este încă economică, iar zgura este utilizată pentru construcții. Sunt dezvoltate metode de extragere a litiului pentru reprocesare în carbonat de litiu pentru producerea Li-ion. Cu o creștere anticipată de 10 ori a utilizării bateriilor Li-ion între 2020 și 2030, reutilizarea litiului ar putea deveni economică, astfel încât metalele să ajungă din nou în producția de baterii, la fel ca plumbul pentru bateriile cu plumb acid.

procesul de reciclare

reciclarea începe prin sortarea bateriilor în chimie. Centrele de colectare plasează acidul plumb, nichel-cadmiu, nichel-metal-hidrură și litiu ion în tobe, saci sau cutii desemnate. Reciclatorii de baterii susțin că reciclarea poate fi profitabilă dacă este pus la dispoziție un flux constant de baterii, sortate după chimie.

procesul de reciclare începe prin îndepărtarea materialului combustibil, cum ar fi materialele plastice și izolația, cu un oxidant termic pe bază de gaz. Particulele poluante create de procesul de ardere sunt eliminate de scruberul plantei înainte de eliberarea în atmosferă. Acest lucru lasă celulele curate și goale cu conținut de metal.

celulele sunt apoi tăiate în bucăți mici și încălzite până când metalul se lichefiază. Substanțele nemetalice sunt arse, lăsând o zgură neagră deasupra pe care o îndepărtează un braț de zgură. Aliajele se așează în funcție de greutate și sunt degresate ca smântâna din laptele crud, în timp ce sunt încă sub formă lichidă.

cadmiul este relativ ușor și se vaporizează la temperaturi ridicate. Într-un proces care apare ca o tigaie cu apă care fierbe, un ventilator suflă vaporii de cadmiu într-un tub mare care este răcit cu ceață de apă. Vaporii se condensează pentru a produce cadmiu care este 99,95% pur.

unii reciclatori nu separă metalele de la fața locului, ci toarnă metalele lichide direct în ceea ce industria se referă la „porci” (65 de lire sterline, 24 kg) sau „porci” (2.000 de lire sterline, 746 kg). Alți reciclatori de baterii folosesc nuggeturi (7 lire, 3,17 kg). Porcii, porcii și pepitele sunt expediate la instalațiile de recuperare a metalelor, unde sunt utilizate pentru a produce nichel, crom și fier pentru oțel inoxidabil și alte produse de înaltă calitate.

pentru a reduce posibilitatea unui eveniment reactiv în timpul zdrobirii, unii reciclatori folosesc o soluție lichidă sau îngheață bateriile pe bază de litiu cu azot lichid; cu toate acestea, amestecarea bateriilor de pornire Li-ion cu tipul comun de acid plumb rămâne încă o problemă, deoarece un Li-ion încărcat este mult mai exploziv decât acidul plumb.

reciclarea bateriilor este consumatoare de energie. Rapoartele arată că este nevoie de 6 până la 10 ori mai multă energie pentru a recupera metalele din unele baterii reciclate decât din minerit. Excepția este bateria cu plumb acid, din care plumbul poate fi extras cu ușurință și reutilizat fără procese elaborate. Într-o oarecare măsură, nichelul din NiMH poate fi, de asemenea, recuperat economic dacă este disponibil în cantități mari.

se dezvoltă noi metode de reciclare care recuperează metalele prin electroliză, cunoscute și ca reciclare chimică. Se spune că procesul este mai rentabil și produce randamente mai mari cu mai puțini poluanți decât topirea tradițională. O astfel de alternativă la reciclarea bateriilor cu plumb acid a fost dezvoltată de Aqua Metals. Această tehnologie are potențialul de a revoluționa metodele tradiționale de topire. Un proces electrochimic separă plumbul prin descompunerea metalelor în particule de dimensiuni nanoscopice care sunt dispersate în apă pentru a crea un metal hidro-colodial. Procesul se numește Acvarefining. Problemele tehnice întârzie implementarea completă în acest moment.

fiecare țară își stabilește propriile reguli și adaugă tarife la prețul de achiziție al unei baterii noi pentru a face reciclarea fezabilă. În America de Nord, unele fabrici de reciclare facturează în greutate, iar ratele variază în funcție de chimie. În timp ce NiMH produce un randament destul de bun cu nichel, bateria NiCd uzată este mai puțin solicitată din cauza prețurilor cadmiului moale. Datorită valorii slabe de recuperare a metalelor, Li-ion comandă o taxă de reciclare mai mare decât majoritatea celorlalte tipuri de baterii.

reciclarea bateriilor Li-ion nu este încă profitabilă trebuie subvenționată de guvern. Există un stimulent pentru recuperarea cobaltului costisitor. Nu există astăzi o tehnologie de reciclare capabilă să producă suficient litiu pur pentru a doua utilizare în baterii. Litiul pentru baterii este extras; litiul second hand este utilizat pentru lubrifianți, sticlă, ceramică și alte aplicații.

costul plat pentru reciclarea unei tone de baterii este de 1.000 până la 2.000 USD; Europa speră să obțină un cost pe tonă de 300 USD. În mod ideal, aceasta ar include transportul, dar se așteaptă ca mutarea și manipularea mărfurilor să dubleze costul total. Pentru a simplifica transportul, Europa înființează mai multe fabrici de prelucrare mai mici în locații geografice strategice. Acest lucru, în parte, se datorează Convenției de la Basel care interzice exportul de baterii cu plumb complet, dar uzate. Pe măsură ce volumul bateriilor aruncate crește, noile tehnologii încearcă să facă reciclarea profitabilă fără sprijinul agențiilor și guvernelor.

atenție în niciun caz bateriile nu trebuie incinerate, deoarece focul poate provoca o explozie. Purtați mănuși aprobate atunci când atingeți electrolitul. La expunerea la piele, spălați imediat cu apă. Dacă apare expunerea ochilor, spălați cu apă timp de 15 minute și consultați imediat un medic.

Articles

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.