Az újrahasznosítás teszi valóban fenntarthatóvá az elektromosjármű-ipart

Lithium Ion battery stands out among others. 3D illustration.

A Nemzetközi Energiaügynökség előrejelzése szerint az évtized végére jóval több mint 200 millió elektromos autó közlekedik majd az utakon. Jelenleg világszerte több millió olyan elektromos járművet értékesítenek, amelyek nagy lítium-ion akkumulátorokat tartalmaznak. Az elektromobilitás jelentősen hozzájárul ahhoz az esélyünkhöz, hogy megmentsük a bolygót az éghajlatváltozással szemben – de csak akkor, ha sikerül újrahasznosítani vagy gondosan ártalmatlanítani ezeket az akkumulátorokat, amikor az autók elérik a vezetési élettartamuk végét.

Ami azt illeti: nem csak a járművekről beszélünk. Az elektromos energiatárolás Li-ion akkumulátorok formájában már jelen van a telefonjainkban, laptopjainkban, elektromos szerszámainkban, elektromos kerékpárjainkban – ezek az eszközök mindenhol ott vannak az életünkben.

15 milliárd eurónyi fém vár újrahasznosításra

2035-re 7 millió tonna elektromos autó akkumulátor lesz újrahasznosítható, ami több mint 15 milliárd euró értékű fémnek felel meg. Az Argonne Nemzeti Laboratórium adatai szerint egy közepes méretű elektromos autó NMC532 szabványos akkumulátora legalább 8 kilogramm lítiumot, 35 kilogramm nikkelt, 20 kilogramm mangánt és 14 kilogramm kobaltot tartalmaz. Ez természetesen a nagyobb kapacitásoknál megsokszorozódik.

Az újrahasznosítás – valójában az összes autóalkatrész, beleértve az akkumulátorokat is – elengedhetetlen ahhoz, hogy az elektromosautó-ipar környezetvédelmi szempontból valóban fenntartható legyen. Ez az utolsó fontos része az egész zöld gazdasági ciklusnak.

Peter Trögel, a Berylls tanácsadó cég iparági szakértője egy átlagos modellnél körülbelül 10 évet ad, mielőtt az akkumulátor túlságosan sokat veszít a kapacitásából – tehát az óra ketyeg. Arról nem is beszélve, hogy az akkumulátorgyárak már most is jelentős mennyiségű gyártási hulladékot termelnek, amelyet a folyamat során újra fel kellene használni a benne rejlő érték hasznosítása és az egyébként fenyegető környezeti terhelés elkerülése érdekében. Ezért Magyarországon és a világon is mielőbb szükség van olyan cégekre, amelyek az újrahasznosítással foglalkoznak.

Magyarország a zöld átállás közepén

“"Magyarország a zöld átállás közepén van, és az előrejelzések szerint az elektromos autók gyártásához kapcsolódó iparágak az ország gazdasági növekedésének egyik központi elemévé válnak az elkövetkező évtizedekben. Magyarország ennek a zöld átállási folyamatnak az epicentruma lehet. A zöld átmenet egyik kulcstényezője a zöld energia hatékony tárolása. A Li-on akkumulátorok újrahasznosítása tehát fontos kihívás és egyben lehetőség is az egész ország számára" – mondja Dr. Kékesi Tamás, a Miskolci Egyetem professzora.

Az EU szigorú újrahasznosítási kvótákat írt elő a régi akkumulátorokra. Például a nikkel és a kobalt 90 százalékát 2027-től, 95 százalékát pedig 2031-től újra kell hasznosítani. A lítium esetében a minimális arány 50, illetve 80 százalék. A politikai nyomás mellett gazdasági nyomás is van: az akkumulátorokban használt nyersanyagok szűkösek és drágák. Az elsődleges előállítás a hagyományos bányászati és kohászati kitermelési eljárásokkal sok energiát emészt fel, miközben károsanyag-kibocsátással jár. Így az újrafeldolgozás, vagyis a másodlagos kinyerés érdekes és ígéretes alternatíva.

Vannak már példák, jó gyakorlatok a világban: a nevadai Redwood Materials egy éves tesztprogramot folytatott Kaliforniában az elektromos autókban használt akkumulátorok újrahasznosítására, és megállapította, hogy a lítium, a kobalt, a nikkel, a réz és más fémek több mint 95 százaléka ténylegesen visszanyerhető. Vagyis az újrahasznosítási eljárás alatt előállított tiszta fémvegyületek újrahasznosíthatók akkumulátor minőségű katódanyagokká – gyakorlatilag végtelen alkalommal.

Hogyan működik az újrahasznosítás?

„Az elektromos autók akkumulátorai különböző anyagokból állnak. A fém- vagy műanyag burkolat alatt a legfontosabb összetevő az aktív katódanyag, amely a teljes tömeg körülbelül egyharmadát teszi ki. Ez olyan nagy értékű fémeket tartalmaz, mint a lítium, a nikkel, a kobalt és a mangán. További értéket adva, fémes réz, alumínium és vas is kivonható belőle. Az egyéb szerves és polimer komponenseket azonban szintén ki kell vonni vagy meg kell szüntetni. A hulladékanyag ilyen összetettsége kifinomult feldolgozást igényel, amely különböző fizikai és kémiai jellegű lépéseken alapul” – fogalmaz Dr. Kékesi Tamás.

Az újrahasznosításhoz az akkumulátorokat először le kell üríteni, majd szét kell szerelni, amit fizikai és mechanikai szétválasztási lépések követnek. Az anyag előkészítése önmagában sem egyszerű feladat. Miután a fő komponensek típusait szétválasztották, a koncentrált katódanyagból és az anód grafitból álló, finomra őrölt "fekete masszát" többlépcsős hidrometallurgiai technológiával kezelik. A hagyományos pirometallurgiai technológiai megközelítés, amely olvasztókemencékben magas hőmérsékletet alkalmaz, csak kevert ötvözet formájában tudná visszanyerni a nemesfémeket, és a lítiumot a melléktermékként keletkező salakba veszítené, miközben súlyos gázkibocsátást okozna.

Teljesen zárt eljárás

A modern hidrometallurgiai szétválasztás, ellentétben a pirometallurgiai technológiával, egy teljesen zárt eljárást kínál, amely az értékes fémek feloldására közönséges ásványi savakat alkalmaz, majd a kapott vizes oldat továbbfejlesztett kezelését követi a fémek szétválasztása, és végül a tiszta vegyületek kivonása. Ezeket szívesen fogadják az akkumulátorgyártók, hogy új katódanyagokká dolgozzák fel őket. A leválasztott anódgrafit szintén hasznosítható, vagy – tisztítás és hőkezelés után – szintén az akkumulátorgyártásban hasznosítható újra. A legtöbb aggály az újrahasznosított akkumulátorok fizikai előkészítése során a szerves elektrolit megfelelő leválasztásával és kezelésével kapcsolatos. Ez az anyag teszi ki az akkumulátor tömegének közel hatodát-ötödét. Az elektrolit az egyik veszélyes anyag ebben a rendszerben: nagyon óvatosan kell vele bánni, mert nagyon gyúlékony és robbanásveszélyes anyag.

Kékesi professzor rámutat, hogy valamit kezdeni kell az akkumulátorok teljes hulladékspektrumával, amely magában foglalja a gyártást és az amortizációt, akár a járművekben vagy más készülékekben való eredeti alkalmazásukból, akár a speciális energiatároló rendszerekben való második életükből származik. Tehát nemcsak a kevésbé veszélyes száraz anyagot kell újrahasznosítani, hanem a nedves - elektrolittal kevert - anyag komplex kezelése is elengedhetetlen. A fluorozott vezetősót tartalmazó szerves alapú elektrolit az egyik veszélyes anyag ebben a rendszerben: nagyon óvatosan kell vele bánni, mert nagyon illékony és gyúlékony anyag.

Magyarországon korábban már volt példa arra, hogy ezeket az anyagokat nem megfelelően tárolták. Ilyen esetekben természetesen a hatóságoknak szigorúan fel kell lépniük. A most épülő korszerűbb üzemek azonban teljesen más, megbízható megoldásokat alkalmaznak, amelyek biztonságossá teszik a folyamatokat és a szállítást.

Az ipari akkumulátorok újrahasznosítására számos sikeres példa van. Csak Európában folyamatosan növekszik a modern anyag-előkészítési és nedves feldolgozási technológiákat alkalmazó üzemek száma Németországtól Svájcig és Franciaországig. Ezek biztonságosan és megfelelően működnek, és – ami nem elhanyagolható – kívülről és belülről is nagyon vonzóan néznek ki. A modern fizikai és hidrometallurgiai újrahasznosítási technológiák kifejlesztése és alkalmazása nélkül a lítium-ion akkumulátorok erőteljesen növekvő gyártása és alkalmazása nem lenne fenntartható. Az anyagok megfelelő újrahasznosítása ésszerű körforgásos gazdaságot és hatékony környezetvédelmet eredményez, megőrizve a biztonságot modern életünkben.