Mi történik a használt targonca-akkumulátorokkal?
A lítium-ion (Li-ion) akkumulátorok nehézkes újrahasznosítását néha ellenérvként hozzák fel ezekkel az akkumulátorokkal szemben – de vajon emiatt érdemes lemondani a vásárlásról? Mark Nicholson tanácsért az akkumulátorok életciklusának különböző szakaszaival foglalkozó vállalatokhoz fordult.
Mark az anyagmozgatási szakembereknek szóló Eureka online magazin számára írt cikkében egy, az élettartamuk végére ért Li-ion akkumulátorok tárolásában, begyűjtésében és szállításában jelentős szerepet vállaló vállalattal tárgyalja meg az ezzel járó kihívásokat, egy nagy európai újrahasznosító céggel beszélget a Li-ion cellákból történő anyag-visszanyerés folyamatáról, és megtudja, hogyan tervez egy Li-ion akkumulátorgyártó még több biztonságot és újrahasznosíthatóságot termékeibe.
Nincs ok az aggodalomra
A globális ECOBAT Technologies csoport többek között a világ legnagyobb ólomtermelője, valamint az ólom-sav, Li-ion és más akkumulátortípusok jelentős forgalmazója.
Tom Seward az ECOBAT Logistics divízió egyesült királyságbeli kereskedelmi igazgatója. A divízió egész Európára kiterjedő OneCallCollection (OCC) szolgáltatása mindenféle kémiájú hulladékakkumulátort kezel. Így nyilatkozott:
„Csoportként semmilyen akkumulátor-technológia mellett nem vagyunk elfogultak: a Li-ionnak és az ólom-savnak is megvan a maga helye, és az a fontos, hogy minden konkrét alkalmazáshoz a megfelelőt válasszuk. E döntés meghozatalakor nem kell aggódni az újrahasznosíthatóság miatt.”
Így magyarázza: „Az EU akkumulátorirányelve előírja, hogy végső soron minden akkumulátort újra kell hasznosítani. Ráadásul ennek biztosítását az akkumulátorgyártó felelősségévé teszi. A használt Li-ion akkumulátorok esetében előfordulhat, hogy a felhasználóknak kell fizetniük a begyűjtés logisztikájáért, de a jogszabály az újrahasznosításért a gyártói felelősség elvén alapul.”
„Bár jelenleg torlódás van az újrahasznosításra váró hulladék Li-ion akkumulátorokból, ez átmeneti helyzet, amelyet a piac korrigálni fog. Ahogy nő a lítium-ion akkumulátorok újrahasznosítása iránti igény, az újrahasznosítók száma és kapacitása is tovább nő, hogy kielégítse azt.”
Óvatosan kezelendő
Az OCC munkájának jelentős részét a gépjármű-akkumulátorok teszik ki, de a targonca-akkumulátorok is fontos forrást jelentenek. Emellett a hordozható elemeket és akkumulátorokat az önkormányzati és bolti gyűjtőpontokról gyűjtik be. A Li-ion akkumulátorok használatának gyors növekedése ellenére Tom megjegyzi, hogy a targoncapiacon ezek mennyisége még viszonylag kicsi.
A használt Li-ion targonca-akkumulátorok tárolása, begyűjtése és szállítása gondos megfontolást igényel. Bár a Li-ion akkumulátorok megfelelő használat, kezelés és ártalmatlanítás mellett biztonságosak, Tom figyelmeztet, hogy biztonsági kérdéseiket nem mindig értik teljesen.
„Egy dízeltargonca tanksapkája mellé sem tenne senki nyílt lángot, és az akkumulátoros targoncákra is hasonlóan alapvető szabályok vonatkoznak. Fontos, hogy vannak dolgok, amelyeket egy ólom-sav akkumulátorral megtehet, egy Li-ion akkumulátorral viszont nem lenne biztonságos.”
Ugyanígy az ólom-sav akkumulátoroknak is vannak olyan veszélyei, amelyeket a Li-ion elkerül.
Így folytatja: „A Li-ion akkumulátornál a kockázatot a hőmegfutás jelenti, amikor az akkumulátorkezelő rendszer elveszíti az irányítást, és egy gyors láncreakció hirtelen hatalmas hőt szabadít fel, ami tüzet okozhat. Kiválthatja a teljes lemerítés, a túltöltés, az akkumulátor átszúrása vagy sérülése, illetve gyártási hiba.
Ez a potenciális veszély akkor is fennáll, amikor a Li-ion akkumulátort leselejtezik, különösen ha sérült vagy rossz állapotú. Illékony természetük és öngyulladási hajlamuk miatt a hulladék Li-ion akkumulátorok az európai ADR (a veszélyes áruk nemzetközi közúti szállításáról szóló megállapodás) előírásai szerint veszélyes árunak minősülnek.”
Az ECOBAT Logistics OCC szolgáltatása ezekkel a kérdésekkel kapcsolatos tanácsadással és támogatással kezdődik, beleértve a tárolási körülmények helyszíni értékelését és szükség esetén a fejlesztési javaslatokat. A Li-ion akkumulátorok tárolásához és szállításához speciális konténereket biztosít, amelyek csomagolási rendszere tűzelfojtó kialakítású. Az akkumulátorokat átvizsgálják, majd ADR-előírásoknak megfelelő járművel szállítják valamelyik OCC gyűjtőtelepre. Ott típus szerint szétválogatják, és biztonságosan tárolják őket, amíg össze nem gyűlik az újrahasznosító üzembe szállításhoz optimális mennyiség.
Az akkumulátorok szétszerelése
Az ólom-sav akkumulátorokat könnyebben újrahasznosíthatónak tartják, mint a Li-ion akkumulátorokat. „Kevesebb alkatrészből állnak, és viszonylag szabványos, könnyen szétszerelhető felépítésűek – mondja Tom. – Anyaguk akár 96%-a újrahasznosítható, beleértve szinte a teljes ólomtartalmat. Ez jobb visszanyerési arány, mint például a papír- és üveg-újrahasznosításé.”
Az ólom-sav akkumulátorok házából új polipropilén termékek készülhetnek, a kénsavas elektrolitból pedig gipszet (kalcium-szulfát-dihidrátot) állítanak elő, amelyet talajjavítóként és gipszalapú építőanyagokban használnak. Már az ólomtartalom miatt is pozitív értékük van ezeknek az akkumulátoroknak, ami bőven fedezi újrahasznosításuk költségét. Ezzel szemben a Li-ion akkumulátorok újrahasznosításának költsége általában meghaladja a visszanyert anyagok értékét.
Újrahasznosíthatók tehát a lítium-ion akkumulátorok? A Li-ion akkumulátorok kialakításának és felépítésének viszonylagos összetettsége és sokfélesége miatt az újrahasznosítás nem mindig egyszerű. Emellett egyes akkumulátorok összeillesztési módja megnehezíti a szétszerelést. Ahogy azonban később látni fogjuk, lehetséges a Li-ion akkumulátorokat úgy tervezni, hogy könnyen szétszerelhetők, alkatrészeik újrafelhasználhatók és anyagaik újrahasznosíthatók legyenek.
A lítium-ion akkumulátorok újrahasznosításának folyamata
A németországi Nickelhütte Aue GmbH (NHA) Európa egyik legnagyobb újrahasznosító vállalata. Az összes nagy autógyártótól fogad elektromos járművekből származó akkumulátorokat, és egyre több targonca-akkumulátor is érkezik hozzá a targoncaiparból.
„Pirometallurgiai üzemként és újrahasznosító vállalatként közel 400 éves tapasztalattal rendelkezünk” – jegyzi meg Patrick Renner, az NHA észak- és nyugat-európai területi vezetője.
„Világszinten a nikkelt, rezet, kobaltot, vanádiumot, molibdént és volfrámot tartalmazó hulladékanyagok újrahasznosításának specialistái vagyunk. Ezek a vegyipar, a petrolkémiai ipar és a galvanizálóipar katalizátoraiban és iszapjaiban, valamint olajok, zsírok és más anyagok hidrogénezési folyamatának újrahasznosítható melléktermékeiként érkeznek hozzánk. 2011 óta nyerünk vissza fémeket Li-ion akkumulátorokból.”
Az NHA-nál a Li-ion akkumulátorok újrahasznosításának összesített hatékonysága a legutóbbi teljes évre (2019) vonatkozó adat szerint 74,5%. Megjegyzendő, hogy ez átlagérték, és egyes Li-ion akkumulátoroknál magasabb a visszanyerési arány. „A kinyert főbb újrahasznosítható fémek a nikkel, a kobalt, a réz, az alumínium és a vas – mondja Patrick. – Ezek kis mennyiségben vannak jelen, ezért költségeink fedezésére újrahasznosítási díjat kell felszámítanunk az akkumulátorgyártóknak. A lítium visszanyerése jelenleg nem gazdaságos – de érdemes tudni, hogy ez az akkumulátor tömegének csak mintegy 2%-át teszi ki. Az évek során bővítettük kapacitásunkat, hogy megfeleljünk a Li-ion akkumulátorok újrahasznosítása iránti növekvő igénynek, és felkészültünk a kereslet jövőbeli növekedésére is.”
Az NHA lítium-ion akkumulátor-újrahasznosítási folyamata pirometallurgiai kezelésen és az azt követő hidrometallurgiai lépésen alapul. Az üzem központi részében zajló pirometallurgiai kezelés során az anyagokat magas hőmérsékletű kemencében olvasztják meg. Ennek eredménye egy koncentrált fémeket tartalmazó köztes termék. A hidrometallurgiai lépésben a köztes terméket nyomás alatt kilúgozzák, majd oldószeres extrakcióval nikkel-szulfátot, réz-szulfátot és kobalt-szulfátot állítanak elő.
„Annak érdekében, hogy újrahasznosítási folyamatunk végén ne maradjanak hulladékanyagok, a füstgáz hőjéből gőzt és villamos energiát termelünk üzemünk számára – teszi hozzá Patrick. – A Nickelhütte Aue folyamatosan keresi a fejlesztési lehetőségeket, hogy megfeleljen a piac kihívásainak. Legújabb környezetbarát fejlesztésünk egy speciális égő, amely megújuló tüzelőanyagokat, például a növényiolaj-gyártás magas fűtőértékű hulladékait hasznosítja.”
Fejlődés a biztonság terén
A Triathlon Battery Solutions az ólom-sav és a Li-ion akkumulátorok vezető globális fejlesztője és gyártója, így itt is elfogulatlan véleményre számíthatunk. A Triathlon a biztonságos szállítás és az újrahasznosíthatóság terén elért sikerét nagyrészt a Li-ion akkumulátorok tervezésében, karbantartásában és újrahasznosításában alkalmazott moduláris megközelítésének köszönheti.
Ralf Kölzer, a németországi Triathlon Batterien GmbH kulcsügyfél-menedzsere ismerteti a vonatkozó alapelveket.
„Akkumulátorainkat erős, vastag fém »tálcába« építjük. Ez a dobozszerkezet magában foglalja és védi az energiamodulokat és a többi alkatrészt. A Li-ion cellákat tartalmazó modulokat egyenként masszív alumínium védőburkolat veszi körül. Celláinkat az autóipar is bevizsgálta, amely szigorú és nagyon költséges teszteknek veti alá őket, hogy megbizonyosodjon megbízhatóságukról és biztonságukról. A modulokat kiegészítő súlyokkal együtt szorosan a tálcába illesztjük, és mindent szilárdan rögzítünk, hogy szállítás vagy használat közben semmi ne mozduljon el. Ilyen stabil és páncélozott szerkezet mellett a sérüléssel kapcsolatos kockázatok minimálisak.”
A Triathlon targoncákhoz 24, 36 és 40 V-os modulokat gyárt. A modulok egy tálcában kombinálhatók, így nagyobb, akár 80 V-os targonca-akkumulátorok is kialakíthatók. Meghibásodás esetén az érintett modul a felhasználó országán belül cserélhető. Ez csökkenti a targonca-akkumulátorok nemzetközi szállításának szükségességét és az ilyen szállítással járó további óvintézkedéseket.
Ralf hangsúlyozza, hogy egy nem működő modul nem feltétlenül veszélyes. „Egy megrepedt érzékelő vagy egy megszakadt csatlakozás például semmilyen veszélyt nem jelent. A Triathlon akkumulátor központi vezérlőegysége (CCU), amelynek adatai távolról is elérhetők, számos különböző hibát képes pontosan azonosítani. Hacsak a modul nincs átszúrva, behorpadva vagy más módon súlyosan megsérülve, az ENSZ UN 38.3 szállítási szabványa nem minősíti veszélyesnek. Moduljaink szállításához mindig ADR-előírásoknak megfelelő csomagolást használunk. Pontosabban: minden cella és akkumulátor esetén az ADR P903 csomagolási utasítást, a sérült vagy hibás Li-ion cellák és akkumulátorok esetén pedig a P911 utasítást követjük – ez utóbbiakat kizárólag arra feljogosított fél szállíthatja.”
Fejlődés az újrahasznosíthatóság terén
Ha egy hibás modul javítható, visszakerül az ügyfélhez. A Triathlon akkumulátorok moduláris felépítése azt is lehetővé teszi, hogy alkalmazkodjanak az ügyfél flottájában bekövetkező változásokhoz.
„Ha egy ügyfél új generációs targoncákat vásárol, amelyekhez más méretű és formájú tálca vagy más akkumulátorkapacitás szükséges, a meglévő modulokat átrendezhetjük, hogy megfeleljenek ezeknek az igényeknek”
– mondja Ralf.
Az anyagmozgatásban eltöltött hosszú élettartam után a Triathlon Li-ion moduljai egy másik iparágban második vagy harmadik életet is élhetnek. A vállalat nagy hangsúlyt fektet arra, hogy akkumulátorai minden életciklus után visszakerüljenek hozzá, így az alkatrészek újra felhasználhatók legyenek.
A nagy Li-ion akkumulátoroknál alternatív felhasználási módok révén jelentősen kitolható az újrahasznosítás időpontja – és további haszon nyerhető az előállításukhoz felhasznált erőforrásokból. Ahogy az akkumulátor öregszik, töltéstároló kapacitása csökken. Amikor már nem tárol elegendő töltést a hatékony targonca- vagy gépjárműüzemhez, cserélni kell. Más feladatra azonban még elegendő lehet a kapacitása. Kézenfekvő példa erre az energiatárolás a villamosenergia-hálózatokban. A második vagy harmadik életüket élő akkumulátorokból álló tárolók a termelési csúcsok idején – megújuló és hagyományos forrásokból egyaránt – tárolhatják a villamos energiát, majd később leadhatják azt az ellátási hiányok pótlására.
„A Triathlon Li-ion moduljait csak akkor hasznosítjuk újra, amikor teljesen elhasználódtak – erősíti meg Ralf. – Ekkor kivesszük őket az akkumulátorból, és újrahasznosításra küldjük. Az akkumulátor többi alkatrésze – a tálca, a súlyok és az elektromos elemek is – újra felhasználható. Könnyen szétszerelhetők, mivel akkumulátorainkat nem ragasztjuk és nem hegesztjük össze. Fontos megjegyezni, hogy a Li-ion cellák az akkumulátor tömegének legfeljebb 20%-át teszik ki, így az akkumulátor anyagának legalább 80%-a újra felhasználható. A viszonylag kis cellatartalom újrahasznosítási aránya nálunk mintegy 86%, és folyamatosan nő.”
Ólom kontra lítium
Hol tart tehát az ólom-sav és a Li-ion akkumulátorok közötti vita? „Az ólom nem halott” – hangsúlyozza Tom Seward, az ECOBAT munkatársa.
„Az ólom-sav akkumulátoroknak számos fontos előnyük van, és a legtöbb esetben még mindig ezek jelentik a targoncahasználók elsődleges választását. A megfelelő alkalmazásban ugyanakkor a Li-ion is sokat nyújthat. A targonca-akkumulátor kiválasztásakor számos tényezőt kell mérlegelni, köztük a Li-ion jóval magasabb beszerzési költségét is, de az újrahasznosíthatóság nem lehet ellenérv.”
A Triathlon munkatársa, Ralf Kölzer egyetért:
„Nagyon szívesen gyártunk és értékesítünk ólom-sav és Li-ion akkumulátorokat egyaránt. Az ügyfél számára ez összetett döntés. A Li-ion mellett szól különösen a nagyon hosszú élettartam. A Li-ion emellett minimálisra csökkenti az akkumulátorcsere és -karbantartás szükségességét, ami az ólom-sav akkumulátoroknál szakszerűtlen kezeléshez, helytelen használathoz és az ezzel járó veszélyekhez vezethet. Ugyanakkor jó okokat látunk az ólom-sav választására is. Arra biztatjuk a vásárlókat, hogy egyik akkumulátor-technológia esetében se tekintsék problémának az újrahasznosítást vagy a szállítás biztonságát. Ehelyett alaposan járjanak utána minden kérdésnek, kérjenek elfogulatlan szakértői tanácsot, és hozzák meg a saját üzemi igényeiknek legjobban megfelelő döntést.”
Mark Eurekában megjelent, a lítium-ion akkumulátorok újrahasznosításának kihívásáról szóló cikkének teljes változatát itt olvashatja el (angolul).
Az anyagmozgató gépeihez elérhető különböző akkumulátoros lehetőségekről itt tudhat meg többet.
