Branża EV rośnie, a wraz z nią zapotrzebowanie na akumulatory, które obecnie są typu Li-ion. Według analityków branżowych, szacowana globalna generacja zużytych baterii Li-ion osiągnie 2 miliony ton metrycznych rocznie do 2030 roku. Te popularne zasilacze zawierają cenne metale i inne materiały, które można odzyskać, przetworzyć i ponownie wykorzystać. Wciąż jednak nie jest to praktyka stosowana na całym świecie. W Australii, na przykład, tylko 2-3% baterii akumulatorów jest zbieranych i wysyłanych za granicę do recyklingu.
- Co to za wyzwanie?
Amerykański Departament Energii (DOE) dopiero niedawno otworzył swój pierwszy ośrodek badawczo-rozwojowy zajmujący się recyklingiem baterii – ReCell Centre. W styczniu DOE ogłosił również nagrodę Battery Recycling Prize o wartości 5,5 miliona dolarów, która zachęca przedsiębiorców do opracowania innowacyjnych sposobów zbierania, przechowywania i transportowania zużytych baterii Li-ion do centrów recyklingu. To jest pierwszym krokiem do ich ponownego wykorzystania. Ale ponieważ większość baterii poddawanych recyklingowi jest topiona i wydobywana, lub wytapiana, to wykonanie zadanie staje się wyzwaniem. Duże komercyjne zakłady w Azji, Europie i Kanadzie zużywają znaczne ilości energii. Zakłady te są drogie w budowie i eksploatacji, wymagają skomplikowanych urządzeń do oczyszczania emisji z wytopu, a mimo to nie odzyskują wszystkich materiałów z baterii. Wreszcie, duże wahania cen surowców do produkcji baterii rzucają cień na ekonomikę recyklingu.
Warto również zauważyć, że baterie Li-ion zawierają „szeroką gamę ciągle ewoluujących materiałów, co sprawia, że recykling jest wyzwaniem” – mówi Liang An, specjalista ds. recyklingu baterii. Każde ogniwo zawiera katodę, anodę, separator i elektrolit. Każda z tych części może być zbudowana z różnych kombinacji materiałów, a zatem chemia baterii również komplikuje recykling.
Jeśli weźmiemy pod uwagę przemysł motoryzacyjny, duże zestawy baterii zasilające pojazdy elektryczne mogą zawierać tysiące ogniw zorganizowanych w moduły. Czujniki, urządzenia zabezpieczające i obwody sterujące pracą baterii są również zawarte w pakietach, co dodaje kolejną warstwę złożoności i kosztów demontażu oraz recyklingu.
- Jakie są korzyści z tego tytułu?
Niemniej jednak, recykling może potencjalnie zmniejszyć ilość odpadów na wysypiskach, a także zaoszczędzić pieniądze. Według Zhi Sun z Chińskiej Akademii Nauk, z zakopanych baterii mogą wyciekać kobalt, nikiel, mangan i inne metale do gleby i wód gruntowych, zagrażając ekosystemom i zdrowiu ludzi. To samo dotyczy soli fluorku litu (LiPF6), które są również rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych stosowanych w elektrolitach baterii.
Nie bez znaczenia jest również ewentualne ograniczenie procesu produkcyjnego, co może wpłynąć na rezerwy geologiczne wielu metali do 2050 roku. Wydobycie rud siarczkowych metali do produkcji baterii jest energochłonne i emituje SOx, które mogą powodować kwaśne deszcze.
Składniki baterii Li-ion mają wartość i mogą być odzyskane i ponownie wykorzystane. Obecnie większość firm zajmujących się recyklingiem odzyskuje tylko metale. Przetwarzanie hydrometalurgiczne, które jest praktykowane komercyjnie w Chinach, oferuje mniej energochłonną alternatywę. Proces stosowany przez firmę polega na usunięciu elektrolitu za pomocą dwutlenku węgla w stanie nadkrytycznym, a następnie rozdrobnieniu ogniwa i fizycznym oddzieleniu komponentów. Pozwala to na odzyskanie i ponowne wykorzystanie materiałów z baterii bez kosztownego przetwarzania. W szczególności, wiele związków pojedynczych metali, które muszą być połączone w celu uzyskania nowego materiału katodowego. W Europie, w Niemczech Volkswagen Group Components natrafia na proces mechaniczny: Po wejściu akumulatora do procesu recyklingu, jest on najpierw opróżniany i demontowany. Powstaje tak zwany „czarny proszek”, który zawiera cenny grafit, a także lit, mangan, kobalt i nikiel.
Materiał ten może być wykorzystany jako surowiec wtórny do budowy nowych baterii.
Główny obraz:
Źródła:
https://cen.acs.org
https://www.volkswagen-newsroom.com
