Ο κλάδος των ηλεκτρικών οχημάτων αναπτύσσεται, το ίδιο και η ζήτηση για μπαταρίες, οι οποίες σήμερα είναι τύπου Li-ion. Σύμφωνα με αναλυτές του κλάδου, η εκτιμώμενη παγκόσμια παραγωγή χρησιμοποιημένων μπαταριών ιόντων λιθίου θα φτάσει τα 2 εκατομμύρια μετρικούς τόνους ετησίως έως το 2030. Αυτές οι δημοφιλείς συστοιχίες ισχύος περιέχουν πολύτιμα μέταλλα και άλλα υλικά που μπορούν να ανακτηθούν, να υποστούν επεξεργασία και να επαναχρησιμοποιηθούν. Ωστόσο, εξακολουθεί να μην αποτελεί παγκόσμια πρακτική. Στην Αυστραλία, για παράδειγμα, μόνο το 2-3% των μπαταριών συλλέγονται και αποστέλλονται σε υπεράκτιες περιοχές για ανακύκλωση.
- What’s the challenge?
Το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) εγκαινίασε μόλις πρόσφατα το πρώτο κέντρο Ε&Α για την ανακύκλωση μπαταριών, το ReCell Centre. Τον Ιανουάριο, το DOE ανακοίνωσε επίσης το βραβείο ανακύκλωσης μπαταριών ύψους 5,5 εκατομμυρίων δολαρίων, το οποίο ενθαρρύνει επιχειρηματίες να επινοήσουν καινοτόμους τρόπους συλλογής, αποθήκευσης και μεταφοράς χρησιμοποιημένων μπαταριών ιόντων λιθίου σε κέντρα ανακύκλωσης. Αυτό είναι ένα πρώτο βήμα για την επαναχρησιμοποίησή τους. Αλλά δεδομένου ότι οι περισσότερες ανακυκλωμένες μπαταρίες λιώνουν και εξάγονται ή τήκεται, η επίτευξη του έργου, γίνεται πρόκληση. Οι μεγάλες εμπορικές εγκαταστάσεις στην Ασία, την Ευρώπη και τον Καναδά καταναλώνουν σημαντική ποσότητα ενέργειας. Η κατασκευή και η λειτουργία των εγκαταστάσεων είναι δαπανηρή, απαιτούν εξελιγμένο εξοπλισμό για την επεξεργασία των εκπομπών τήξης, αλλά δεν ανακτούν όλα τα υλικά των μπαταριών. Τέλος, οι μεγάλες διακυμάνσεις στις τιμές των πρώτων υλών των μπαταριών ρίχνουν σκιά στα οικονομικά της ανακύκλωσης.
Είναι επίσης αξιοσημείωτο ότι οι μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν “μεγάλη ποικιλία συνεχώς εξελισσόμενων υλικών, γεγονός που καθιστά την ανακύκλωση πρόκληση”, λέει ο Liang An, ειδικός στην ανακύκλωση μπαταριών. Κάθε κυψέλη περιέχει μια κάθοδο, μια άνοδο, έναν διαχωριστή και έναν ηλεκτρολύτη. Κάθε ένα από τα μέρη μπορεί να κατασκευαστεί από διαφορετικούς συνδυασμούς υλικών και έτσι, η χημεία της μπαταρίας περιπλέκει επίσης την ανακύκλωση.
Αν αναλογιστούμε την αυτοκινητοβιομηχανία, τα μεγάλα πακέτα μπαταριών που τροφοδοτούν τα ηλεκτρικά οχήματα μπορεί να περιέχουν χιλιάδες κύτταρα οργανωμένα σε μονάδες. Οι αισθητήρες, οι συσκευές ασφαλείας και τα κυκλώματα που ελέγχουν τη λειτουργία της μπαταρίας περιλαμβάνονται επίσης στις συστοιχίες, προσθέτοντας ένα ακόμη επίπεδο πολυπλοκότητας και κόστους στην αποσυναρμολόγηση και την ανακύκλωση.
- Ποια είναι τα οφέλη;
Παρ’ όλα αυτά, η ανακύκλωση έχει τη δυνατότητα να μειώσει τα απόβλητα που καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής, ενώ παράλληλα εξοικονομεί χρήματα. Σύμφωνα με τον Zhi Sun της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, οι θαμμένες μπαταρίες μπορούν να διαρρεύσουν κοβάλτιο, νικέλιο, μαγγάνιο και άλλα μέταλλα στο έδαφος και τα υπόγεια ύδατα, θέτοντας σε κίνδυνο τα οικοσυστήματα και την ανθρώπινη υγεία. Το ίδιο ισχύει και για τα άλατα φθοριούχου λιθίου (LiPF6), τα οποία είναι επίσης διαλυτά στους οργανικούς διαλύτες που χρησιμοποιούνται στους ηλεκτρολύτες των μπαταριών.
Επίσης, δεν είναι αμελητέα η πιθανή μείωση της παραγωγικής διαδικασίας, η οποία θα μπορούσε να επηρεάσει τα γεωλογικά αποθέματα ορισμένων μετάλλων μέχρι το 2050. Η εξόρυξη μεταλλευμάτων μεταλλικών θειούχων μετάλλων για την παραγωγή μετάλλων μπαταρίας είναι ενεργοβόρα και εκπέμπει SOx, τα οποία μπορούν να προκαλέσουν όξινη βροχή.
Τα συστατικά μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου έχουν αξία και μπορούν να ανακτηθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν. Επί του παρόντος, οι περισσότεροι ανακυκλωτές ανακτούν μόνο τα μέταλλα. Η επεξεργασία με υδρομεταλλουργία, η οποία εφαρμόζεται εμπορικά στην Κίνα, προσφέρει μια λιγότερο ενεργοβόρα εναλλακτική λύση. Η διαδικασία της εταιρείας περιλαμβάνει την απομάκρυνση του ηλεκτρολύτη με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα, στη συνέχεια τη θραύση της κυψέλης και τον φυσικό διαχωρισμό των συστατικών. Αυτό επιτρέπει την ανάκτηση και επαναχρησιμοποίηση των υλικών της μπαταρίας χωρίς δαπανηρή επεξεργασία. Συγκεκριμένα, πολλαπλές ενώσεις ενός μετάλλου που πρέπει να συνδυαστούν για να φτιαχτεί νέο υλικό καθόδου. Στην Ευρώπη, η Γερμανία Volkswagen Group Components έρχεται αντιμέτωπη με μια μηχανική διαδικασία: Μόλις η μπαταρία εισέλθει στη διαδικασία ανακύκλωσης, πρώτα αποστραγγίζεται και αποσυναρμολογείται. Παράγεται η λεγόμενη “μαύρη σκόνη”, η οποία περιέχει πολύτιμο γραφίτη καθώς και λίθιο, μαγγάνιο, κοβάλτιο και νικέλιο.
Το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως δευτερογενής πρώτη ύλη για την κατασκευή νέων μπαταριών.
Προτεινόμενη εικόνα:
Πηγές:
https://cen.acs.org
https://www.volkswagen-newsroom.com
