Recyklace lithiových baterií, která skoro neexistuje
- 28. 2. 2021
- Minut čtení: 5
Aktualizováno: před 6 dny
Díky organizaci Ecobat máme dnes bezpočet míst, kam můžeme odevzdávat použité baterie a monočlánky. Mimochodem v principu jsou běžné baterie tzv. články a baterií nazýváme soustavu elektricky propojených článků. Také víme, že baterie, které jsou pevnou součástí malých i velkých elektrospotřebičů ven páčit nemusíme. Můžeme je odevzdávat ve spotřebičích, protože kolektivní systémy, které se elektroodpadem zabývají, se o jejich separaci postarají. U nás existuje takový závod v Jihlavě.
Jak (ne)funguje recyklace lithiových baterií?
O recyklaci baterií se říká, že není zisková. To dává smysl. Baterie jsou různých typů. Mají různé složení a jen jejich třídění je velmi náročné. Stejně tak jejich zpracování, kdy se jedná o materiálově velmi pestré produkty. Některé z materiálů jsou cenné více, jiné méně a některé téměř bezcenné. Je tedy zjevné, že i při zpracování půjde v první řadě o ty cennější, pak o ty méně cennější a ty bezcenné jen zvyšují náklady. Nebo si snad myslíte, že recyklační průmysl je dobročinnost sama a že tyto firmy dělají vše pro záchranu planety a zavedení cirkulární ekonomiky?
V Evropě platí přísná pravidla pro nakládání s bateriemi. Podle evropské legislativy musí být z baterií získána významná část materiálů. Starší směrnice požadovala minimálně 50 % recyklace hmotnosti baterie, novější nařízení EU o bateriích (2023) pak postupně zpřísňuje požadavky nejen na celkovou míru recyklace, ale i na zpětné získávání konkrétních kovů, jako je lithium, kobalt nebo nikl.
V Evropě platí směrnice, podle níž se z baterií má získat minimálně 50 procent z hmotnosti baterie.
High grade a low grade baterie
Podle kolektivního systému Ecobat je pro recyklátory cenově zajímavé tzv. baterie High-Grade – tedy s vyšším obsahem kobaltu. Jde o baterie z elektroniky.
Ovšem většina lithiových baterií je takzvaně Low-Grade, jejichž zpracování je méně atraktivní a proto i dražší. Mimo to logicky zpracovatelé preferují baterie s jasným původem a naopak nemají radost z malých baterií nejednotného původu.
Ještě donedávna se lithium z použitých baterií prakticky nezískávalo, protože jeho oddělení bylo technicky i ekonomicky náročné. Recyklátoři se zaměřovali především na hodnotnější kovy, jako je kobalt, nikl nebo měď. V posledních letech se však technologie rychle vyvíjejí a moderní recyklační procesy už dokážou lithium z baterií získávat. Stále ale platí, že těžba primárního lithia je zatím často levnější než jeho recyklace.
Zpracovatelské kapacity pro zpracování lithiových baterií jsou již nyní přetížené
Potíž je v tom, že zpracovatelský byznys v EU byl ustálený. Lze říci, že stabilizovaný. Ovšem v posledních několika letech markantně stoupl počet použitých lithiových článků. Systém, svázaný regulací a legislativou, nedokázal včas zareagovat. Tradičně se věnoval spíše administrativní stránce věci, směrnicím a kvótám.
Ještě před několika lety existovalo v Evropě jen několik zařízení schopných zpracovávat lithium-iontové baterie. Situace se však rychle mění. V posledních letech vznikají nové recyklační závody například v Německu, Belgii, Francii nebo Švédsku a jejich kapacity se postupně rozšiřují. Přesto odborníci upozorňují, že s očekávaným nárůstem baterií z elektromobilů bude nutné kapacity v Evropě výrazně navýšit.
Lithiové baterie kam se podíváš
Lithiové baterie dnes najdeme v dopravních prostředcích, mobilních zařízeních, přenosné elektronice, ručním nářadí. Tedy v produktech, jejich produkce lineárně stoupá. Jsou ve spoustě průmyslových zařízení, lékařských přístrojích, záložních zdrojích.
Nyní, s podporou elektromobility (elektrovozidel, elektrokol, elektrokoloběžek), dochází k exponenciálnímu nárůstu jejich množství. Jak se zachoval trh? Chytře. Využívá nedostatečných kapacit a zvedá ceny za zpracování. Podle společnosti Ecobat se za zpracování 1 kg lithiových baterií platí až 60 Kč. Vezmeme-li v potaz váhu baterie v průměrném osobním elektromobilu, která může být kolem 100–300 kg, pak by to podle stávajících podmínek znamenalo poplatek za zpracování v řádu desetitisíců korun. A k tomu navíc i náklady na dopravu v bezpečnostních kontejnerech a manipulaci. Tuto službu musejí mít výrobci elektromobilů samozřejmě zajištěnou a jde o jednu z položek zvyšující cenu dopravních prostředků na elektrický pohon.
Podle různých odhadů by mohlo kolem roku 2030 dosloužit ve světě více než 1 milion tun lithium-iontových baterií ročně. Do roku 2040 může toto množství vzrůst až na několik milionů tun ročně, především kvůli rychlému rozvoji elektromobility.
Moderní lithium-iontové baterie dnes obvykle vydrží 1000 až 3000 nabíjecích cyklů, v závislosti na typu článku a způsobu používání. V praxi to znamená, že například baterie v elektromobilech může sloužit 10 až 15 let, než její kapacita výrazně klesne.
Proč je zpracování baterií tak nákladné?
Každá baterie je kompilátem mnoha druhů materiálů, A tyto materiály mají i jiné fyzikální vlastnosti. A to reflektují i způsoby jejich zpětného získávání. Jde zde zejména o kovy. Hliník, nikl, měď, kobalt, lithium, mangan nebo železo.
V bateriích jsou však obsaženy i plasty, soli. Zatímco pro získání kovů jsou třeba vyšší teploty, některé jiné látky začínají hořet již při nižších teplotách. Co teď?
Baterie (tedy články) je třeba nejprve rozdrtit. Ovšem během drcení se však mohou dostat do nežádoucího kontaktu opačně nabité komponenty a docházet ke zkratům. Proto tyto procesy probíhají v ochranných atmosférách. Používá se dusík nebo CO₂.
Budeme-li hovořit o lithiových bateriích, cenu za jejich zpracování dále zvyšují bezpečnostní opatření. Při dopravě a skladování. Při jakékoli manipulaci je třeba zajistit izolaci kontaktů a články od sebe oddělit pomocí izolačních materiálů. Při zkratu nebo mechanickém poškození může dojít k takzvanému tepelnému úniku (thermal runaway), při kterém se baterie velmi rychle zahřeje a může vzplanout. Požáry lithium-iontových baterií jsou obtížně hasitelné, protože reakce probíhá uvnitř článku a uvolňuje vlastní kyslík.
Lithium patří patří mezi strategické suroviny, protože jeho těžba je geograficky soustředěná do několika regionů světa. Velké zásoby se nacházejí například v Austrálii, Chile, Argentině a Bolívii, zatímco významnou část zpracovatelského řetězce dnes kontrolují čínské společnosti.
Znovupoužití lithiových baterií
Jelikož recyklace lithiových baterií je ekonomicky nákladná, objevuje se trend znovupoužívání těchto zařízení. Ani to však není jednoduché. Baterie je třeba nejprve demontovat, jednotlivé články proměřit a ty vyhovující pak znovu použít. Například k ukládání energie ze solárních panelů. Dlužno dodat, že re-use lithiových baterií není řešení, ale pouze vcelku rozumný způsob, jak posunout problém do bezpečí budoucnosti.
Kam odevzdat malé lithiové baterie?
Předně baterie netřeba z elektrospotřebičů vynadat. Odevzdávejte je do elektroodpadu (nebo do sběrných dvorů) vcelku. Pokud máte samostatnou lithiovou baterii, s klidem ji vhoďte do sběrného boxu na baterie společnosti Ecobat.
Těžba lithia
Co obsahuje baterie z elektromobilu?
Lithium-iontová baterie z běžného elektromobilu je ve skutečnosti velmi komplexní směs materiálů. V závislosti na technologii článků může baterie o hmotnosti kolem 300–500 kg obsahovat přibližně:
8–10 kg lithia
30–60 kg niklu
5–15 kg kobaltu
40–70 kg mědi
50–100 kg hliníku
grafit a další materiály v řádu desítek kilogramů
Celkem tedy jde o stovky kilogramů průmyslových materiálů, jejichž získání vyžaduje těžbu, zpracování a transport z různých částí světa. Právě proto je recyklace baterií považována za jednu z klíčových výzev moderní energetiky a elektromobility.
Kolik vody „stojí“ lithium?
Velká část světového lithia se získává z podzemních solanek v oblasti tzv. „lithiového trojúhelníku“ (Chile, Argentina, Bolívie). Tyto solanky se čerpají na povrch do velkých odpařovacích nádrží, kde se během několika měsíců až let odpařuje voda.
Podle odhadů může výroba jedné tuny lithia spotřebovat až 1,9 milionu litrů vody.
Problém je v tom, že většina těchto ložisek se nachází v extrémně suchých oblastech, například v poušti Atacama v Chile, která patří mezi nejsušší místa na Zemi. Těžba lithia zde proto vyvolává konflikty s místními komunitami a zemědělci, kteří jsou na omezených vodních zdrojích závislí.
Zajímavé odkazy
O bateriích do elektromobilů více ZDE.
Jak se hasí hořící baterie v automobile Tesla ZDE.
O bezpečnosti lithiových baterií se obsáhle píše ZDE.
Lithium-iontové baterie na portálu Průmyslová ekologie.
O požární bezpečnosti lithiových baterií více ZDE.
Jak se recyklují běžné baterie? ZDE.
Sekce baterie na trideniodpadu.cz je přímo TADY.
Mapa sběrných míst zpětného odběru malých baterií je ZDE.
Zdroje: Ecobat, Elektrowin, internetové materiály, časopis Odpady
