У зв’язку зі стрімким зростанням попиту на електромобілі (ЕМ) питання переробки акумуляторів набуло ще більшого значення, оскільки їхні акумулятори містять цінні матеріали, такі як літій, нікель і кобальт, які необхідно належним чином переробляти.
Для переробки літієвих батарей спочатку їх слід розрядити. Далі деталі розбирають і подрібнюють перед плавленням; зрештою, отриману чорну масу можна використовувати як сировину для виробництва нових батарей.
Екологічні переваги
Багато літієвих батарей потрапляють на звалища, де можуть завдати значної шкоди навколишньому середовищу через те, що їхній фільтрат, насичений важкими металами та хімічними речовинами, забруднює джерела підземних вод, а також отруює рослини й тварин. Переробка літієвих батарей допомагає зменшити цю загрозу, запобігаючи потраплянню відходів на звалища та водночас переробляючи їхні матеріали на нові батареї.
Використані літієві батареї містять цінні мінерали, такі як кобальт, нікель і літій, які використовуються в технологіях відновлюваної енергетики. Переробка може допомогти зменшити екологічний слід гірничодобувної діяльності та забезпечити доступність цих рідкісних металів.
Літієві батареї, які переробляються шляхом плавлення, зазвичай проходять дорогий і трудомісткий процес, відомий як плавлення, під час якого батареї подрібнюються з метою вилучення металів для повторного використання у нових батареях. Хоча плавка може бути дорогою та незручною, вона допомагає знизити витрати на видобуток сировини та сприяє збереженню навколишнього середовища, відводячи відходи від сміттєзвалищ. Компанія Kyburz Switzerland розробила інший метод переробки, відомий як «пряма переробка», який передбачає розпилювання батареї та вилучення її електродів, щоб катоди можна було відокремити та повторно використовувати у нових батареях, виготовлених із старих, які в іншому випадку потрапили б на звалища.
Переробка літієвих акумуляторів — ще один важливий спосіб скорочення викидів парникових газів. Виробництво акумуляторів є енергоємним процесом, під час якого утворюються шкідливі парникові гази, що сприяють зміні клімату. Переробка дозволяє зменшити потребу в сировині та споживання енергії, що в кінцевому підсумку призводить до скорочення викидів парникових газів.
Переробка літієвих батарей також сприяє охороні навколишнього середовища, оскільки дозволяє зменшити обсяги електронних відходів. Це допомагає зберегти ґрунтові та водні ресурси, а також сприяє відповідальному ставленню до навколишнього середовища; крім того, участь у циркулярній економіці шляхом переробки батарей приносить користь усім, у тому числі майбутнім поколінням.
Літій-іонні акумулятори є технологічно складними пристроями, тому для уникнення пошкодження або дефектів їхніх компонентів необхідне професійне поводження з ними. Тому надзвичайно важливо, щоб переробкою літієвих акумуляторів відповідально та безпечно займалися лише підприємства, що мають у своєму розпорядженні спеціалізоване обладнання.
Економічні вигоди
Переробка літієвих акумуляторів має низку важливих екологічних переваг. Зменшення потреб у видобутку та переробці корисних копалин означає зменшення забруднення навколишнього середовища, а також створення робочих місць у галузі переробки та сприяння формуванню більш стійкої економіки, заснованої на чистій енергії. Крім того, переробка допомагає зменшити обсяги відходів на звалищах, оскільки акумулятори, що потрапляють туди безпосередньо, можуть становити ризик виникнення пожежі; до того ж простір для розміщення відходів на звалищах є обмеженим.
Переробка акумуляторів може допомогти компаніям, що виробляють літій-іонні акумулятори, заощадити кошти завдяки зменшенню потреби в імпорті сировини для виробництва, що дозволить їм успішніше конкурувати з іноземними конкурентами та водночас сприятиме розвитку екологічно стійкої світової економіки.
Гідрометалургія та пірометалургія — це два методи переробки літієвих акумуляторів. Гідрометалургія передбачає подрібнення акумулятора перед його нагріванням або обробкою кислотою з метою виділення матеріалів, що входять до його складу — як вручну, так і за допомогою великого обладнання, спеціально призначеного для цього. Пірометалургія передбачає спільне плавлення катода та анода, щоб їх можна було переробити незалежно один від одного; після цього обидві частини можна переробити окремо, використовуючи будь-який із зазначених вище процесів.
Стартап «Princeton NuEnergy» використовує технологію низькотемпературної плазми для очищення катодних матеріалів та їх відокремлення від анодів — цей метод може виявитися більш економічно вигідним, ніж інші, які можуть вимагати дорогого обладнання або складного хімічного процесу.
Компанія Kyburz розробила технологію переробки, яка дозволяє переробляти всі компоненти літій-іонних акумуляторів, що потенційно може знизити витрати та зробити акумулятори більш екологічними, але наразі ця технологія все ще перебуває на ранній стадії розробки. На жаль, через свої обмеження вона не підходить для переробки всіх типів акумуляторів, що представлені на ринку.
Економічну ефективність переробки літієвих акумуляторів важко оцінити з огляду на нестабільність цін та недосконалість технології. Було розроблено нову модель, яка дозволяє оцінити співвідношення витрат і доходів від відпрацьованих акумуляторів з урахуванням початкових інвестиційних витрат, витрат на експлуатацію та технічне обслуговування, а також витрат на вилучення дорогоцінних металів. Після проведення тестів на прикладі реальних акумуляторів прогнози моделі добре збіглися з фактичними значеннями.
Соціальні пільги
Літієві батареї містять токсичні матеріали, що не піддаються біологічному розкладу, такі як кобальт, нікель і літій, які при неналежній утилізації можуть потрапити в ґрунт або воду. Переробка літієвих батарей є одним із способів запобігання забрудненню навколишнього середовища, оскільки дозволяє уникнути їх потрапляння на звалища та в сміттєспалювальні установки, а також забезпечує економічні переваги завдяки зниженню витрат на поводження з відходами батарей.
Більшість літієвих батарей, що піддаються переробці, проходять процес високотемпературного плавлення та вилучення, відомий як виплавка, який вимагає енергії та може супроводжуватися утворенням таких забруднюючих речовин, як SOx. Однак завдяки новим технологіям цей процес став більш енергоефективним; наприклад, машина для переробки батарей компанії Kyburz дозволяє рекуперувати 90% усіх матеріалів із значно меншим споживанням енергії порівняно з традиційними процесами плавлення; крім того, їхній метод менш схильний до забруднення на проміжних етапах обробки, які можуть призвести до утворення домішок у матеріалі.
Переробка акумуляторів також може сприяти захисту навколишнього середовища завдяки збереженню цінної сировини, що використовується для їхнього виробництва, що, у свою чергу, зменшує ресурсоємні гірничодобувні роботи та екологічно шкідливі методи видобутку. Крім того, переробка може сприяти зниженню цін завдяки обмеженню попиту.
Переробка батарей також є економічно вигідним рішенням як для споживачів, так і для підприємств, що використовують батареї, оскільки їх виробництво з сировини обходиться дорожче, ніж переробка компонентів у нові батареї. Компанії можуть заощадити кошти, активізувавши діяльність з переробки, що дозволить знизити виробничі витрати та передати ці заощадження споживачам.
Підприємства з переробки акумуляторів створюють робочі місця та сприяють економічному розвитку місцевих громад, забезпечуючи кваліфікованих працівників для розбирання акумуляторів з метою їх переробки та вилучення матеріалів, що дає дохід місцевим домогосподарствам і водночас сприяє розвитку місцевої економіки.
Хоча основною метою переробки акумуляторів є запобігання погіршенню стану навколишнього середовища, вона також має соціальні та економічні переваги, які значно перевищують це. Кінцевою метою є перехід від викопного палива до чистих джерел енергії, що матиме позитивний вплив на боротьбу зі зміною клімату та водночас покращить якість життя в країнах, що розвиваються — цю мету можна досягти лише шляхом заохочення переробки при кожному зручному випадку в усьому світі. Популяризація та заохочення переробки акумуляторів допомагають світовій спільноті досягти цієї мети.
Питання безпеки
У міру зростання попиту на довговічні літієві акумулятори для живлення електромобілів та інших пристроїв переробка стане ще більш важливою. Повторне використання цих акумуляторів допоможе зберегти дорогоцінні метали, такі як нікель, кобальт і літій, а також, згідно з аналізом компанії McKinsey, скоротити витрати на видобуток і вуглецевий слід приблизно на 25%.
Асоціація екологічних служб повідомляє, що однією з головних проблем, пов’язаних з переробкою та транспортуванням цих небезпечних матеріалів, є необхідність здійснювати ці процеси без створення загрози для працівників та без виникнення пожеж під час переробки та транспортування цих небезпечних речовин. Одним із джерел небезпеки є пошкоджені акумулятори, які можуть іскрити або вибухнути за певних умов — наприклад, якщо їх розчавити, проколоти або випадково занурити у воду — що лише минулого року призвело до понад 250 пожеж на об’єктах з переробки відходів!
Пожежі акумуляторів можуть виникати, коли порушується бар’єр між катодом і анодом, що дозволяє молекулам літію швидко нагріватися до надзвичайно високих температур, викликаючи термічний розбіг. Якщо заряджання або охолодження відбувається занадто швидко, цей процес може ще більше прискоритися.
Літієві акумулятори становлять серйозну пожежну небезпеку на робочому місці у разі неправильного поводження з ними, що може призвести до поширення вогню на сусідні споруди та спричинити серйозні травми або смерть у разі нещасного випадку.
Співпраця з сертифікованою компанією з переробки відходів дає впевненість у тому, що ваші літієві батареї будуть перероблені належним чином. Вони не потраплять ні у звичайні сміттєві баки чи мішки, ні у контейнери для металу та електроніки — завдяки чому їх вдасться уберегти від води та інших джерел, які можуть випадково з ними контактувати.
Сертифіковані підприємства з переробки дотримуються суворих протоколів безпеки, а також мають необхідну інфраструктуру для роботи з цими матеріалами, зокрема спеціальні контейнери, обладнання та складські приміщення. Крім того, обов’язковим є наявність дозволів згідно із законом RCRA, які повинні відповідати всім іншим стандартам, що застосовуються до об’єктів поводження з твердими відходами; також такі підприємства повинні мати налагоджену систему відстеження місцезнаходження акумуляторів на всіх етапах їх переробки.