Переробка та економіка акумуляторів

Акумулятори дорогі та мають відносно короткий термін служби. Оскільки кількість викиданих акумуляторів зростає, підприємців спокушає розпочати бізнес з переробки. З річним світовим ринком (2015) у 33 мільярди доларів, свинцево-кислотні акумулятори є найпоширенішими. Далі йдуть літій-іонні з 16,6 мільярдами доларів, нікель-металгідридні з 2 мільярдами доларів та нікель-кадмієві з 1 мільярдом доларів. Всі інші хімічні речовини становлять лише 1 мільярд доларів.

Вартість матеріалів

У таблиці 1 наведено вартість матеріалів на тонну для виготовлення акумуляторів.

Таблиця 1: Цінність металу на тонну акумулятора.
 

Свинцево-кислотний акумулятор залишається найбільш придатним для переробки; 70% його ваги містить свинець повторного використання. *Ціни наведено лише для довідкової ціни 2017 року; чистота та постачання визначають вартість.

Складність переробки

Літій-іонні акумулятори дорогі у виробництві, частково це пов'язано з високою вартістю матеріалів та складними процесами виробництва. Найдорожчим металом серед більшості літій-іонних акумуляторів є кобальт, твердий блискучий сірий матеріал, який також використовується для виготовлення магнітів та високоміцних сплавів.

Знаючи, що мільярди літій-іонних акумуляторів викидаються щороку, а також враховуючи високу вартість оксиду літію та кобальту, утилізація дорогоцінних металів має бути економічно вигідною, і дивуєшся, чому так мало компаній переробляють ці акумулятори.

Акумулятори LiFePO4

Надійні літій-залізо-фосфатні акумулятори для сонячних та резервних систем.

LiFePO4 Sacred Sun SCIFP1250 (12В, 50Аг)

Компактний акумулятор із вбудованим BMS для безпечної роботи у сонячних та резервних системах.

Купити

 LiFePO4 Victron Lithium SuperPack 12.8В 100Аг

Сучасна літій-залізо-фосфатна батарея (LiFePO4) з вбудованим BMS і захистом від перевантаження

Купити

LiFePO4 Victron Smart Battery 12.8V/100Ah 

 Високоякісне джерело енергії з довгим терміном служби, високою безпекою та сумісністю з екосистемою Victron Energy

Купити

Подивитися більше

Причина стає зрозумілою, якщо розглянути складність та низьку віддачу від переробки. Отримана сировина ледве окупає витрати на оплату праці, яка включає збір, транспортування, сортування на батарейки, подрібнення, розділення металевих та неметалевих матеріалів, нейтралізацію небезпечних речовин, плавку та очищення відновлених металів.

Свинцево-кислотний

Кажуть, що програми переробки свинцево-кислотних акумуляторів розпочалися невдовзі після того, як Cadillac представив стартерний двигун у 1912 році як комерційний бізнес, а не для захисту навколишнього середовища. Переробка може бути шкідливою, особливо свинцево-кислотних акумуляторів. Свинець може потрапити в організм шляхом вдихання або ковтання при дотику до рота руками, забрудненими свинцем. Це наражає працівників та мешканців навколишніх районів на ризик отруєння свинцем. 

Свинцево-кислотні акумулятори AGM/GEL

Надійні свинцево-кислотні акумулятори для максимальної ефективності роботи

Акумулятор Victron 12V/110Ah GEL Deep Cycle

 Є ідеальним вибором для застосувань, що вимагають надійного, довговічного і глибоко розрядного джерела живлення

Купити

Акумулятор Victron AGM Super Cycle 12V 125Ah (M8)

Завдяки технологіям електрохімії, цей акумулятор витримує до 300 циклів розряду до 100%, що робить його відмінним для автономних електричних систем

Купити

AGM акумулятор BB Battery MPL55-12 (12В 55Аг)

 AGM VRLA батарея з високим струмом розряду, спеціально розроблена для критичних навантажень у системах ДБЖ, телекомунікаціях та енергетиці.

Купити

Подивитися більше

Агентство з охорони навколишнього середовища (EPA) запровадило суворі правила щодо переробки свинцево-кислотних акумуляторів у США. Заводи з переробки повинні бути герметичними, а димові труби оснащені скруберами. Щоб перевірити можливий витік частинок свинцю, периметр заводу має бути оточений пристроями для моніторингу вмісту свинцю. Правила неминуче порушуються, і акумулятори незабаром опиняються в Мексиці та інших країнах, що розвиваються, з послабленими правилами. Китай, лідер у виробництві свинцево-кислотних акумуляторів, також вжив заходів для захисту навколишнього середовища, запровадивши суворі правила, яких можуть дотримуватися лише компанії з хорошою репутацією.

Нікель

Нікелеві батареї також можна переробляти, а отриманими матеріалами є залізо та нікель, які використовуються у виробництві нержавіючої сталі. Нікель-металгідридні (NiMH) батареї дають найвищу віддачу від нікелю, і за їх достатньої кількості переробка, як кажуть, приносить прибуток. Низький попит на кадмій знизив прибутковість переробки нікель-кадмієвих батарей. Зростання виробництва батарей відбувається за рахунок літій-іонних, але цінні матеріали важко видобувати. Це робить літій-іонні батареї менш привабливими для переробки, і фінансова беззбитковість може бути неможливою без субсидій.

Акумулятори NiCd

Надійні нікель-кадмієві акумулятори для резервного живлення та побудови великих енергетичних систем

EBH10 / KHP10 1,2В 10Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Надійна робота при високих розрядних струмах. Стійкість до перезаряду, глибокого розряду та ударів

Купити

SEBM20 / KMP20 1,2В 20Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Герметичний корпус з клапаном — обслуговування 1 раз на 3–5 років. Надійна конструкція з довговічністю до 20+ років

Купити

EBM700 / KMP700 1,2В 700Аг – NiCd акумулятор нікель-кадмієвий

Серія акумуляторів EBM/KMP оптимізована роботу при розрядах від 30 хвилин до 2 годин, але може виконувати задачі при більш тривалих розрядах

Купити

Подивитися більше

Літій-іонний

Справжня вартість виробництва літій-іонних акумуляторів полягає не стільки в сировині, як у випадку зі свинцево-кислотними та нікель-металгідридними акумуляторами, скільки в тривалих процесах обробки та очищення сировини для досягнення класу, придатного для використання в акумуляторах. Вилучення літію лише на рівні 3 відсотків від суміші елементів може ніколи не досягти рівня беззбитковості. Якщо чистота літію нижче 99,5 відсотка, то він не підходить як сировина для акумуляторів. Переробка повертає метал до нульового рівня, з якого починається нова дорога підготовка. Часто дешевше видобувати сировину, ніж отримувати її з перероблених матеріалів. Літій з перероблених акумуляторів зазвичай використовується для застосувань, не пов'язаних з акумуляторами, таких як мастила, що містяться в WD-40 та інших продуктах, а не для акумуляторів. 

Технології прямої переробки літій-іонних акумуляторів можуть запропонувати рішення для переробки використаних літій-іонних акумуляторів у високоцінні катодні та анодні матеріали. Пряма переробка може стати прибутковою, якщо технологію можна буде розвинути до масштабної переробки, що стане можливою завдяки завершенню терміну служби великооб'ємних акумуляторів для електромобілів. Вважається, що пряма переробка є чистішою, ніж старі методи, що передбачають плавлення матеріалу.

Лужні

Хоча лужні та цинк-вуглецеві батареї становлять понад 90 відсотків споживаних у Сполучених Штатах, вони містять мало дорогоцінних металів, а їх токсичність низька. Організації шукають способи переробки цих батарей, а також з огляду на вміст основних металів, і за великих обсягів таке підприємство має стати життєздатним. У таблиці 2 наведено типовий вміст металів у батареях, що зазвичай переробляються.

Таблиця 2: Метали в акумуляторах, що зазвичай переробляються, у відсотках від загального вмісту.
Вміст металів може змінюватися залежно від типу акумулятора. За винятком свинцево-кислотних, більшість видів переробки потребують субсидії.

Факти про виробництво та переробку акумуляторів

Екологічні питання та можливість переробки відіграють важливу роль при виборі акумуляторної системи. Якщо ДБЖ працює переважно в режимі очікування та може забезпечити термін служби 10 років, то свинцево-кислотні акумулятори є сильним конкурентом. Перевага свинцево-кислотних акумуляторів над літій-іонними та нікелевими системами проявляється в помірній ціні, вищій безпеці, надійній роботі та можливості переробки. У таблиці 3 порівнюються витрати на виробництво та переробку акумуляторів.

Таблиця 3: Витрати на виробництво та утилізацію акумуляторів
* Цитовані дані з Аргоннської національної лабораторії

Короткий зміст

Головною метою створення хорошого акумулятора є тривалий термін служби, безпека та низька ціна. Переробка є другорядною, і виробники мало що роблять для спрощення вилучення дорогоцінних металів. Бізнес з переробки невеликий порівняно з величезною індустрією акумуляторів, і донині лише свинцево-кислотні батареї можна вигідно переробляти.

Нікелеві акумулятори можуть приносити прибуток за умови гарної логістики, але літій-іонні та більшість інших хімічних речовин дають занадто мало дорогоцінних металів, щоб переробка була життєздатним бізнесом без субсидій. Основні витрати сучасних акумуляторів пов'язані не стільки з сировиною, як у випадку зі свинцево-кислотними, скільки з тривалою підготовкою, очищенням та обробкою аж до мікро- та нанорівня. Тим не менш, акумулятори містять цінний матеріал, який можна повторно використовувати для нових продуктів.

Щоб зробити переробку можливою тим часом, створюються субсидії шляхом додавання податку до кожної проданої упаковки. Мета виходить за рамки простого вилучення металів для повторного використання та запобігання потраплянню токсичних батарейок на сміттєзвалища. Кінцевою метою є поєднання екологічної користі з отриманням прибутку, і це може стати можливим завдяки розробці інноваційних процесів переробки.

Інша модель полягає в сортуванні акумуляторів на функціональні та нефункціональні групи та наданні другого терміну служби тим, що мають ємність 80 відсотків або більше. Елементи та модулі більших акумуляторних систем можна тестувати окремо та знову збирати в новий комплект