Recykling baterii litowo-jonowych. Dlaczego jest potrzebny?

Otaczający nas świat staje się coraz bardziej zelektryfikowany - wszyscy wybierają energię elektryczną. Korzystamy z większej liczby inteligentnych urządzeń, a na drogach widzimy więcej pojazdów elektrycznych niż kiedykolwiek wcześniej, potrzeba więc nowych baterii i akumulatorów. Jednak zużyte baterie i akumulatory to poważny problem dla środowiska. Bezpieczną metodą zagospodarowania tych odpadów, jest ich recykling. Recykling baterii litowo-jonowych i akumulatorów różnego typu pozwala bowiem z jednej strony uniknąć poważnego zanieczyszczenia środowiska, a z drugiej umożliwia odzysk surowców, które mogą ponownie zostać użyte do wytwarzania nowych produktów.  

Dlaczego rośnie zapotrzebowanie na baterie litowo-jonowe? 

Jednym z kluczowych elementów rosnącego zapotrzebowania na baterie litowo-jonowe, jest wzrost sprzedaży pojazdów elektrycznych.  Szacuje się, że do 2030 r. po drogach UE będzie jeździć nawet 30 milionów bezemisyjnych pojazdów elektrycznych. Według raportu Circular Energy Storage Research & Consulting liczba akumulatorów litowo-jonowych stosowanych w tych pojazdach zwiększy się prawie dziesięciokrotnie w ciągu tej dekady.  

Kolejną składową wzrostu zapotrzebowania jest to, że właśnie baterie litowo-jonowe są źródłem zasilania wszystkich elektronicznych urządzeń konsumenckich. Tablety, laptopy, smartfony i inne elektroniczne urządzenia konsumpcyjne - ich stale rosnąca sprzedaż zwiększa popyt na akumulatory litowo-jonowe. Obecnie coraz więcej energii elektrycznej produkowanej jest z odnawialnych źródeł energii. Jednak ciężko jest zapewnić stabilność sieci energetycznej opartej tylko i wyłącznie na OZE. Z pomocą przychodzą magazyny energii oparte na ogniwach Li-ion, które pomagają bilansować parametry sieci elektroenergetycznej. Ta dziedzina staje się coraz bardziej popularna i znacząco wpływa na wzrost zapotrzebowania na baterie litowo-jonowe. W związku z tym, jednym z największych wyzwań wynikających z elektryfikacji społeczeństwa, jest bezpieczne zarządzanie zużytymi bateriami litowo-jonowymi w obiegu zamkniętym.  Odpowiedzią na ten problem jest oczywiście zrównoważony recykling baterii i/ lub ich ponowne użycie. 

Dlaczego recykling baterii jest potrzebny?

Recykling akumulatorów i baterii oraz odzysk surowców koniecznych do ich produkcji ma ogromne znaczenie ekologiczne i ekonomiczne. W skład baterii wchodzą substancje niebezpieczne, które bezwzględnie wymagają właściwego zagospodarowania. Sama produkcja akumulatorów jest wymagająca, a o surowce konieczne do ich wytwarzania może być coraz trudniej. To właśnie recykling akumulatorów litowo-jonowych umożliwia odzyskanie surowców zaliczających się do pierwiastków ziem rzadkich (lantanowce oraz skandowce). Skuteczny proces zagospodarowania zużytych baterii ogranicza ich wydobycie, redukując tym samym negatywny wpływ produkcji akumulatorów na środowisko. 

Należy również pamiętać o pozytywnym wpływie ekonomicznym recyklingu baterii. Trudna dostępność surowców sprawia, że są one drogie. Jednak dając im drugie życie poprzez odzysk surowców wtórnych sprawiamy, że ich cena może spadać. 

Co powstaje z recyklingu baterii i akumulatorów? 

Recykling baterii i akumulatorów pozwala odzyskać i przywrócić do obiegu wiele cennych metali, a także tworzywa sztuczne. Substancjami najczęściej pozyskiwanymi z wadliwych lub zużytych baterii oraz akumulatorów są: aluminium, stal, mosiądz, miedź, kobalt, lit, mangan, nikiel.  

Jak przebiega proces recyklingu akumulatorów litowo-jonowych? 

Przetwarzanie baterii i akumulatorów wymaga zastosowania specjalistycznych instalacji, pozwalających w bezpieczny sposób odzyskać i ponownie wykorzystać surowce tworzące baterie. Recykling baterii może być prowadzony różnorodnymi metodami, dzięki którym odzyskujemy surowce o różnym poziomie czystości. Dobór metody zależy od składu przetwarzanej baterii i możliwości technologicznych zakładu zajmującego się ich recyklingiem.   

Pierwszym etapem recyklingu baterii jest ich głębokie rozładowanie oraz demontaż. Następnie zostają one poddane obróbce mechanicznej: przy użyciu młynów następuje zmielenie baterii, a następnie za pomocą specjalnych urządzeń odbywa się oddzielenie poszczególnych frakcji, w tym czarnej masy. Uzyskany materiał poddaje się dalszemu przerobieniu – w zależności od rodzaju instalacji najczęściej stosuje się jedną z poniższych metod odzyskiwania surowców z akumulatorów litowo-jonowych:  

• Metoda termiczna 

 Dzięki procesowi wytapiania w specjalistycznych piecach umożliwia oddzielenie od siebie metali o różnej temperaturze topienia.  

• Metoda hydrometalurgiczna (chemiczna) 

W tej metodzie do wyodrębnienia poszczególnych surowców wykorzystuje się odpowiednio dobrane roztwory zasadowe lub kwasy.  Metoda ta pozwala również odzyskać materiały w wyższym stopniu i zapewnić ich większą czystość. 

Najnowsze rozwiązania w recyklingu akumulatorów i baterii   

Nowa dyrektywa unijna, rosnące zapotrzebowanie, produkcja czy zmieniający się skład akumulatorów i baterii nowej generacji sprawiają, że opracowywanie nowych, wyspecjalizowanych rozwiązań dla recyklingu baterii i akumulatorów stało się koniecznością. Takie rozwiązania muszą pozwalać na opłacalny i bezpieczny sposób odzysku jak największej ilości surowców wtórnych.  

Jedną z nowych technologii w obszarze zagospodarowania zużytymi bateriami, jest proponowana przez Stena Recycling w Halmstad metoda, która opiera się na mieleniu akumulatorów w środowisku obojętnym. Uzyskany w ten sposób materiał zostaje poddany zaawansowanemu procesowi oddzielania różnych frakcji (tworzywa sztuczne, aluminium) w celu odzyskania metali szlachetnych. Z czarnej masy, która jest jedną z frakcji, w następnym etapie wyodrębnia się kolejne surowce, takie jak nikiel, kobalt czy lit. Dodatkowo, aby zminimalizować wpływ środowiskowy powyższych procesów energia resztkowa odzyskana z baterii jest ponownie wprowadzana do sieci lub używana w innych procesach recyklingu, takich jak recykling odpadów elektrycznych i elektronicznych (WEEE).   

Już w 2023 roku, Stena Recycling uruchomi w Halmstad (Szwecja) zakład, który dzięki nowatorskiej metodzie ma zapewnić wyższy poziom recyklingu baterii.