Po drogach na całym świecie porusza się coraz więcej samochodów elektrycznych, coraz więcej osób korzysta też ze smartfonów, tabletów czy laptopów. Wszystkie te urządzenia zasilane są najczęściej przez akumulatory litowo-jonowe. Mają one jednak określoną żywotność, więc inżynierowie nie ustają w staraniach o to, by stale udoskonalać metody ich recyklingu.
Obecnie recykling akumulatorów litowo-jonowych opiera się na metodach hydrometalurgicznych lub pirometalurgicznych. Co to oznacza?
Polega na kilkuetapowym działaniu. Najpierw jest to mechaniczny demontaż, który pozwala odzyskać metale, wykorzystane do wyprodukowania obudowy. Z jednej tony odpadów już na tym etapie udaje się odzyskać ponad 200 kg żelaza. Reszta odpadów poddawana jest separacji powietrznej, dzięki której odzyskujemy papier i polimery. To, co zostanie nieprzetworzone w tym etapie poddawane jest działaniu kwasu siarkowego, co umożliwia odzyskanie tlenków manganu i grafitu. W wyniku reakcji chemicznych powstaje też siarczan cynku i manganu. Z pozostałości po tym procesie można wytwarzać kolejne ogniwa. Minusem tej metody niewątpliwie jest wykorzystanie materiałów żrących, w wyniku czego stanowi ona pewne obciążenie dla środowiska.
Polegają na odzyskiwaniu materiałów poprzez wytopienie metali w piecach. Umożliwia to odzysk tlenków metali, również z ogniw zawierających elektrolit. Niestety, metoda ta jest niezbyt wydajna. Zaletą jest możliwość poddania recyklingowi ogniw różnego rodzaju, w tym zawierających elektrolit organiczny. Z kolei stosunkowo niska wydajność recyklingu oraz możliwość powstawania odpadów wtórnych w trakcie procesu w znaczny sposób ogranicza stosowania tych procesów
W lipcowym numerze czasopisma Green Chemistry opublikowano opis metody przetwarzania akumulatorów z wykorzystaniem technologii ultradźwiękowej, opracowanej przez naukowców z Uniwersytetu Leicester. Pozwala ona na usuwanie aktywnego materiału z elektrod kompozytowych za pomocą ultradźwięków o dużej mocy. Metoda jest przeznaczona do pracy na nierozdrobnionych elektrodach. Oznacza to, że jest ona szczególnie wskazana w przypadku recyklingu nie tylko zużytych akumulatorów, ale i odpadów produkcyjnych oraz materiałów odrzuconych w procesie kontroli jakości. Stanowią one nawet do 20 proc. całej produkcji. Co więcej, demontaż ogniw jest ekonomicznie lepszym rozwiązaniem, niż rozdrabnianie. Powstałe produkty obarczone są niższym śladem węglowym i nie wymagają wykorzystania dużej ilości odczynników chemicznych.
Recykling baterii i akumuatorów w najbliższych latach najprawdopodobniej nabierze rozpędu, ponieważ Unia Europejska jest w trakcie prac nad nowelizacją dyrektywy w sprawie baterii. Ta, która obowiązuje obecnie pochodzi z 2006 r. W Paramencie Europeijskim omawiany jest projekt dyrektywy, nakładającej obowiązek osiągnięcia poziomu recyklingu baterii jednorazowego użytku i akumulatorów niklowo-kadmowych w wysokości 95 proc. do 2030 roku. Nieco więcej trudności przysparza jednak recykling ogniw litowo-jonowych. W związku z tym Komisja Europejska proponuje wyznaczenie celu na poziomie 70 proc. w 2030 roku. Dla porównania – z badań, przeprowadzonych przez niemiecki think tank Öko-Institute w Darmstadt, zaledwie około połowa wszystkich baterii domowych w Niemczech jest zbierana i poddawana recyklingowi.
Z kolei według danych Eurostatu, w 2018 r. w całej Unii Europejskiej zebrano 88 tys. ton baterii, z czego w Polsce ponad 10 tys. ton. Klasyfikuje nas to na trzecim miejscu, po Niemczech i Francji. Jeśli zaś chodzi o udział zebranych baterii w stosunku do poziomu ich produkcji, to wyniósł on u nas 80 proc.
Poziom recyklingu zużytych baterii, przyjętych do przetworzenia w 2018 r. wyniósł w Polsce ponad 93 proc. Tymczasem segregacja i recykling baterii i akumulatorów są szczególnie ważne z uwagi na to, że tylko jedna mała bateria, stosowana w urządzeniach takich, jak zegarki na rękę, jest w stanie zanieczyścić jeden metr sześcienny gleby i 400 litrów wody. Dla porównania – to tyle, ile przeciętny Polak zużywa ciepłej wody przez około tydzień.
