Утилізація акумуляторів і їх вторинна переробка

Опубліковано 24.06.2016 14:22 Abramova Olesya

Електричні батареї на основі свинцю та кадмію є найбільш проблемними з точки зору екології, використання нікель-кадмієвих батарей навіть було заборонено в Євросоюзі в 2009 році. Також робляться спроби обмежити експлуатацію свинцево-кислотних акумуляторів, але для них не існує адекватної альтернативи, як це було у випадку заміни нікель-кадмієвих батарей на нікель-метал-гидридні. До того ж в список забруднюючих речовин потрапили компоненти літій-іонних акумуляторів. Хоч ця електрохімічна система і визнана помірно токсичною, вплив величезної кількості цих акумуляторів на навколишнє середовище вимагає більш ретельного вивчення.

Свинцево-кислотна система має досить просунуту систему утилізації, наприклад, в США переробляється близько 97% таких батарей. Основною рушійною силою в розвитку системи переробки служить автомобільна промисловість, для якої, варто визнати, більш цікава не екологія, а бізнес складова цього процесу. Сам процес переробки свинцево-кислотних батарей відносно простий і близько 70% від ваги батареї становить, свинець який можна повторно використовувати.

Більше 50% злитків свинцю надходить від утилізації старих свинцево-кислотних батарей. Інші електрохімічні системи не мають такої відносно простий технології переробки і відсоток повернення з них корисних металів помітно нижче. Ряд міжнародних організацій ініціював роботу над створенням програм по зручній утилізації акумуляторів всіх видів. В даний час тільки від 20 до 40 відсотків батарей мобільних телефонів і інших споживчих пристроїв йде на переробку. Метою утилізації є запобігання поширенню небезпечних речовин і повторне використання складових електричних батарей.

Використані батареї не повинні знаходитися в домоволодіннях. Старі первинні елементи можуть почати протікати і цим забруднити навколишнє простір. Не зберігайте вийшли з ладу свинцево-кислотні акумулятори в місцях, де можуть грати діти. Навіть просте торкання до такого акумулятора може бути шкідливим. Крім того, приділіть особливу увагу збереженню маленьких "кнопкових" батарей, так як вони можуть бути проковтнуті маленькими дітьми. (Дивіться BU-703: Вплив електрохімічних джерел струму на здоров'я людини ).

Незважаючи на свою неекологічність, свинцево-кислотні акумуляторні батареї продовжують утримувати велику частку ринку, особливо в ніші акумуляторів. Ті ж джерела безперебійного живлення або системи мобільного пересування були б економічно недоцільними без цих надійних акумуляторів. Нікель-кадмієві електрохімічна система також продовжує мати критичне значення в певних областях, наприклад великі затоплення NiCd акумулятори використовуються в реактивних літаках і водному транспорті.

Батареї з токсичними матеріалами так чи інакше будуть існувати, але в їх використанні немає нічого страшного, головне, забезпечити правильний процес переробки. Кожна електрохімічна система має свою власну технологію утилізації, яка починається шляхом сортування батарей в правильні категорії.

Свинцево-кислотні: Проблема переробки свинцево-кислотних батарей з'явилася відразу ж з їх створенням в 1912 році. Свинець легко витягувався і міг бути багаторазово повторно використаний, тому утилізація акумуляторів стала простим і економічно ефективним процесом. Це призвело до появи багатьох прибуткових підприємств і дало поштовх старту вивчення переробки батарей інших електрохімічних систем.

В кінці 2013 року металургійні підприємства почали повідомляти про збільшення випадків змішання свинцево-кислотних батарей з літій-іонними, особливо у випадку зі акумуляторів. Таке сусідство може призвести до займання або вибуху, що загрожує травмами. Візуально акумулятори досить схожі, а їх сортування в разі великих обсягів певні складнощі. Звичайний споживач не бачить особливої ​​різниці між батареями і часто віддає на утилізацію різні електрохімічні системи упереміж. І оскільки існує тенденція поступової заміни свинцево-кислотних акумуляторів літій-іонними, то дана проблема буде тільки зростати. Після 2010-2013 років спостерігається десятикратне збільшення проникнення Li-ion в свинцево-кислотні батареї.

Спільнота автомобільних інженерів (від англ. Society of Automative Engineers - SAE) і Міжнародна Електротехнічна Комісія (від англ. - International Electrotechnical Commission - IEC) вживають заходів щодо підвищення рівня інформованості та навчає персонал переробних підприємств правильно ідентифікувати електричні батареї. Паралельно розробляються нові технології розпізнавання батарей, які використовують рентгенівські промені. Залишається відкритим питання, хто несе відповідальність в питанні ідентифікації, так як виробники батарей і підприємства переробки перекладають відповідальність один на одного.

Нікель-кадмієві: У разі неправильної утилізації кадмієвих акумуляторів, металева циліндрична оболонка елементів рано чи пізно роз'їдається. Кадмій розчиняється в грунтових водах і просочується в систему водопостачання. І в такому випадку влада вже безпорадні перед забрудненням. Сумно, але в океанах вже видно сліди кадмію (поряд з іншими небезпечними речовинами), хоча вчені і не впевнені в походженні джерела цього забруднення.

Нікель-метал-гидридні: Нікель і електроліт в NiMH батареях вважаються полутоксічнимі. У разі відсутності переробних підприємств допускається утилізація невеликої кількості таких батарей разом з іншими побутовими відходами. Проте, якщо NiMH батарей більше 10, то користувач повинен подбати про забезпечення їх правильної переробки. Альтернативою може служити поховання таких джерел живлення в бункері.

Первинні літієві: Ці батареї містять металевий літій, який бурхливо реагує при контакті з водою і повинен бути утилізований належним чином. Якщо викинути таку батарею на звалище з невитраченим зарядом, то механічний вплив працюючої там техніки може пошкодити корпус і незахищений літій призведе до спалаху. Пожежа на полігоні з відходами - це вкрай неприємне явище, яке може тривати роками. Перед утилізацією акумулятора необхідно повністю розрядити батарею, щоб зменшити в ній кількість літію. Первинні літієві батареї (літій-металеві) використовуються у військовій сфері, в годиннику, датчиках, слухових апаратах і системах резервного копіювання пам'яті. У типорозмірі АА, ААА і 9В форматі вони можуть служити альтернативної заміною лужним батареям. Літій-іонні акумулятори для мобільних телефонів або ноутбуків не містять металевий літій (Дивіться BU-106: Переваги первинних (неперезаряджувальних) батарей ).

Літій-іонні: Li-ion - досить нешкідлива електрохімічна система, але вийшли з ладу акумулятори повинні бути утилізовані належним чином. Ситуація з переробкою Li-ion протилежна ситуації зі свинцево-кислотними батареями, тут велику роль відіграє екологічна складова, ніж вилучення цінних металів, що цілком зрозуміло на тлі величезної кількості Li-ion акумуляторів в споживчих пристроях. Li-ion містить шкідливі елементи, але їх кількість знаходиться на рівні допустимої токсичності споживчих електронних пристроїв.

Лужні: Після зниження вмісту ртуті в лужних батареях в 1996 році, багато країн дозволили їх утилізацію разом із побутовим сміттям. Проте, в Європі і деяких штатах США ці батареї розглядаються в якості небезпечних відходів. Більшість магазинів з продажу електричних батарей зобов'язані приймати назад відпрацьовані екземпляри. Лужні батареї містять придатні для повторного використання, такі як цинк і марганець, але їх вилучення залишається на совісті переробних підприємств. Робляться спроби щодо збільшення відсотка переробляються лужних батарей з 4% в 2015 році до 40% в 2025 році.

Одними з найбільших підприємств по переробці електричних батарей є Retriev Technologies, раніше Toxco, і Rechargeable Battery Recycling Corporation (RBRC). У той час як Retriev має власні потужності утилізації, RBRC займається збором електричних батарей і їх відправкою. За твердженням Retriev, з штаб-квартирою в Трейл, Британська Колумбія, саме вони є єдиною компанією в світі, яка переробляє великі літієві батареї. Вони отримують відпрацьовані батареї від бурових станцій для нафтових свердловин в Нігерії, Індонезії та інших країн. Також ними проводиться утилізація літієвих батарей з ракетних шахт і інших військових об'єктів. Retriev займається переробкою батарей і інших електрохімічних систем.

Компанії з Європи і Азії також беруть участь в утилізації відпрацьованих електричних батарей. Можна виділити Sony і Sumitomo Metal з Японії і Umicore з Бельгії, які розробили технологію добування кобальту та інших цінних металів з відпрацьованих Li-ion батарей. (Дивіться BU-705a: Утилізація електричних батарей як бізнес ).

Утилізація починається з сортування батарей згідно їх електрохімічної системі. Для кожної системи в сортувальному центрі існує своя спеціальна ємність, яка може забезпечити коректне зберігання і перевезення. Підприємства по утилізації стверджують, що переробка вигідна тільки в тому випадку, якщо існує постійний потік відсортованих електричних батарей.

Сам процес переробки стартує з видалення горючих матеріалів, таких як пластмаса та ізоляція, за допомогою газового термоокіслітеля. Перед викидом в атмосферу, продукти горіння проходять через скрубер, який затримує забруднюючі частинки. Така термообробка призводить до утворення "чистих" електричних елементів, що містять метал.

Потім ці елементи розрізають на невеликі шматки і нагрівають до температури плавлення. Неметалеві речовини під час цього згоряють, утворюючи чорний шлак на поверхні. Сплави же осідають у відповідності зі своїм вагою, формуючи зручні для збору шари.

Кадмій є відносно легким металом, і при високих температурах випаровується. Отримують цей метал з парів шляхом конденсації, що забезпечує чистоту порядку 99,95 відсотків.

Деякі підприємства з переробки не займаються розподілом металів, виплавляючи так звані "чушки" - злитки, що складаються з різних металів, які поставляються на металургійні заводи і вже там використовуються для отримання нікелю, хрому, заліза для нержавіючої сталі та інших високоякісних продуктів. У інших же переробників є можливість виплавляти чисті злитки з окремих металів, які також потім йдуть в металургійну галузь.

Щоб зменшити ймовірність непередбачених ситуацій під час дроблення, деякі переробники заморожують батареї на основі літію рідким азотом. Досить гостро стоїть проблема змішування звичайних свинцево-кислотних батарей з літієвими, а також потрапляння на переробку нерозряджених літієвих батарей, так як такі екземпляри вибухонебезпечні.

Утилізація електричних батарей - досить енергоємний процес. Відновлення металів з перероблених батарей вимагає від 6 до 10 разів більше енергії, ніж в разі їх видобутку з корисними копалинами. Винятком є ​​переробка свинцево-кислотних батарей, яка позбавлена ​​складних процесів. В якійсь мірі переробка і нікель-метал-гідридних батарей може бути економічно доцільною, але для цього необхідно їх велика кількість.

Кожна держава регулює галузь переробки самостійно, і досить багато урядів зобов'язують вкладати вартість утилізації в ціну нових електричних батарей. Переробні заводи, як правило, варіюють ціну утилізації в залежності від ваги і типу батареї. У той час як переробка NiMH досить вигода, NiCd батареї менш затребувані через невисоку вартість кадмію. Невелика кількість відновлюваного металу робить переробку Li-ion значно дорожче щодо інших типів батарей.

Фіксована ціна переробки однієї тонни електричних батарей становить від 1000 до 2000 $, але в Євросоюзі сподіваються знизити цю вартість до 300 $. Слід розуміти, що перевезення і обробка батарей як мінімум подвоює загальну вартість. Для спрощення транспортування Європейське уряд планує побудувати кілька великих переробних заводів в географічно зручних місцях. Таке рішення прямо пов'язане з Базельської конвенції, яка регулює транспортування і переробку небезпечних речовин. Оскільки обсяг викидаються батарей тільки збільшується, робляться спроби зробити їх утилізацію вигідною і без підтримки уряду.

Обережно! Ні в якому разі не спалюйте електричні батареї, так як це може призвести до вибуху. Використовуйте рукавички, які здатні захистити від дії електроліту. При попаданні на шкіру, негайно промийте водою місце контакту. При попаданні в очі, промивайте їх великою кількістю води протягом 15 хвилин і негайно зверніться за медичною допомогою.

Останнє оновлення 2016-05-25