A környezet számára teher, az akkumulátor-iparág számára viszont nélkülözhetetlen erőforrás az elhasználódott akkumulátor. A begyűjtése és feldolgozása emiatt stratégiai jelentőségű.
Az akkumulátorok ma már a mindennapjaink szinte minden területén jelen vannak:
az elektromos meghajtású autókon kívül megtalálhatók a telefonokban, laptopokban, barkácsgépekben, e-rollerekben, és az egyre elterjedtebb háztartási energiatárolókban is.
Amikor azonban elhasználódnak, már késő feltenni a kérdést, hogy mi lesz velük. A használt akkumulátorok nem csak környezeti kockázatot jelentenek, hanem értékes, Európában más forrásból sokszor nem is beszerezhető másodnyersanyag-forrást is, ezért átgondolt kezelésük és újrahasznosításuk egyformán fontos a környezet és az egész energia-ökoszisztéma fenntarthatósága szempontjából.
Gyűjtés, szállítás, előkezelés
A folyamat első és legfontosabb lépése a gyűjtés.
A használt akkumulátor nem kerülhet a háztartási hulladék közé, mivel tűzveszélyes és környezetszennyező.
Az uniós szabályozás is előírja az elkülönített gyűjtést, ezért
Magyarországon is már évek óta bárki leadhatja a lemerült elemeket és akkukat azokon a helyeken, ahol ilyen termékeket árulnak: boltokban, hipermarketekben, benzinkutakon, autós és barkácsáruházakban, hulladékudvarokban.
A kisebb akkumulátorok gyűjtőedényekbe, az autó- és ipari akkuk pedig speciális tároló konténerekbe kerülnek. A sokezer gyűjtőpontból álló rendszer jól működik, átlátható, és a lakosság számára is könnyen hozzáférhető.
A begyűjtött hulladékok szállítása szigorú szabályokhoz kötött, mivel veszélyes hulladékról van szó.
Közúton csak engedéllyel rendelkező szállító végezheti, megfelelő járművel és dokumentációval. Az átadás, átvétel és szállítás minden lépése nyomon követhető, ami biztosítja, hogy a hulladék ne tűnjön el az ellenőrzés alól, és a megfelelő kezelőhöz kerüljön.
Az újrahasznosítás következő lépése az előkezelés, amely során a különböző típusú akkumulátorokat szétválogatják.
Más technológiát igényel egy lítiumion-akkumulátor, mint egy hagyományos savas ólom akku vagy egy alkáli elem.
A válogatás után az akkumulátorok különböző feldolgozóhelyekre kerülnek, ahol vagy újrahasznosítják, vagy ha még használható állapotban vannak, újra felhasználják őket.
A lítiumion-akkumulátorok esetében különösen fontos a biztonságos feszültségmentesítés, mielőtt megkezdődik a mechanikai szétszerelés.
Az akkucsomagokat szakemberek bontják meg: eltávolítják a burkolatot, a hűtőfolyadékot, a csatlakozókat és a vezérlőelektronikát, majd elkülönítik az akkumulátormodulokat, amelyek a cellákat tartalmazzák.
A kiszerelt cellák a mechanikai előfeldolgozás, az úgynevezett „black mass” előállítás felé mennek tovább.
A titokzatos black mass
A black mass idegen hangzású neve ellenére csupa ismert, döntően iparilag jól hasznosítható kémiai összetevőből áll – ez valójában a lítiumion-akkumulátorok újrahasznosításának kulcsfontosságú köztes terméke.
A nevét a fekte színéről kapta, ami nagyrészt a grafitnak köszönhető.
A black mass előállítása során a cellákat zárt, gyakran inert gázzal (például nitrogénnel) védett térben darabolják és finomra aprítják.
A keletkező anyagot szitálással, mágneses és légszeparációs eljárásokkal választják szét: különválnak az egyes könnyebben szeparálható fémek (réz, alumínium, acél), a műanyagok és a szerves komponensek.
A maradék finom, feketés por a black mass, amely nagy mennyiségben tartalmaz nikkelt, kobaltot, lítiumot, mangánt, alumíniumot és persze grafitot. Ez az anyag nagy értéket képvisel, de feldolgozása során komoly biztonsági előírásokat kell betartani, mivel gyúlékony és mérgező maradványokat is tartalmazhat.
A következő szakaszban a black mass-t kémiai eljárásokkal bontják szét, hogy az egyes fémeket tiszta formában visszanyerjék.
Két fő módszer létezik: a hidrometallurgia és a pirometallurgia.
A hidrometallurgiai technológiában a port savas oldatokkal kezelik, majd kémiai elválasztási lépésekkel vegyületek formájában kinyerik a nikkelt, kobaltot, mangánt és végül a lítiumot. Ez a módszer jó hatásfokkal működik, de sok lépésből álló energia- és vízigényes folyamat.
A pirometallurgia ezzel szemben magas hőmérsékleten dolgozik: az akkumulátorok anyagai részben elégnek (pl. a szervesanyag tartalom) vagy megolvadnak, majd a fémes anyagok ötvözetet képeznek, míg a könnyebb kémiai elemek (pl. lítium) a salakba kerülnek. Az így kapott fémötvözetet később hidrometallurgiai úton tovább lehet tisztítani, így akkumulátor-minőségű alapanyagokhoz jutnak.
A komplex folyamat végén a legfontosabb és legértékesebb fémek – nikkel, kobalt, lítium, réz és alumínium – visszanyerhetők, és új akkumulátorok gyártásához felhasználhatók.
A különböző akkumulátortípusok eltérő összetétele miatt a visszanyerés hatékonysága változó, de a fő cél mindig az értékes fémek megtartása. Az alumínium burkolat és a rézfólia egyszerűen újrahasznosítható, a szeparátorfólia pedig energetikai hasznosításra kerülhet.
Az anód anyaga, a grafit elméletileg visszanyerhető, de ipari szinten még nem gazdaságos a kinyerés. Az új akkumulátortípusok – például a lítium-kén vagy a nátrium-ion – megjelenése új kihívásokat is hoz az újrahasznosítás számára, mivel ezek feldolgozásához új eljárásokat kell kidolgozni.
Magyar gyakorlat: a kulcs a visszagyűjtés
Jelenleg Magyarországon a begyűjtött lítiumion-akkumulátorokat többnyire mechanikai bontás után külföldre szállítják további feldolgozásra.
A hazai akkumulátorgyártás gyors bővülésével azonban várható, hogy a feldolgozókapacitások is bővülnek, és a jövőben itthon is egyre több akkumulátort dolgoznak majd fel, elsősorban hidrometallurgiai módszerekkel.
A keletkező mennyiség már most is jelentős.
Világszerte évente több millió tonna használt akkumulátor keletkezik, főként az elektromos autóipar felfutásával. Magyarországon 2022-ben még csak néhány ezer tonnát kellett kezelni, de a gyártókapacitások növekedése miatt ez a mennyiség rövid időn belül több tízezer tonnára emelkedhet.
Az újrahasznosítás sikere azon múlik, mennyi értékes anyagot sikerül ténylegesen visszanyerni.
A kinyert másodnyersanyagok közül a kobalt és a nikkel a legértékesebbek, ezek a feldolgozás központi célpontjai. A lítium visszanyerése technológiafüggő, de egyre több üzem fejleszt erre hatékony eljárásokat.
A grafit, a szeparátor fólia és a szerves elektrolitoldatok újrahasznosítása viszont egyelőre korlátozott, így ma még gyakran elégetéssel vagy semlegesítéssel ártalmatlanítják őket.
A hatékony begyűjtés kulcsa a jól szervezett rendszer. Ennek alapja, hogy a lakosság számára sok, könnyen elérhető leadási pont álljon rendelkezésre.
Az elektromos járművek esetében a márkakereskedések és szervizek lesznek a fő gyűjtőpontok.
A gyártók felelőssége, hogy gondoskodjanak a visszavételről, és gazdasági ösztönzőkkel – például betétdíjjal vagy visszaváltási rendszerrel – növeljék a leadási hajlandóságot.
Fontos az is, hogy az akkumulátor útja nyomon követhető legyen. Ezt a jövőben az EU által bevezetendő „Battery Passport” digitális útlevél segíti majd, amely minden akkumulátorhoz kapcsolódik.
A rendszer akkor működik jól, ha nemcsak az infrastruktúra, hanem a lakossági edukáció is időben működésbe lép.
Ami (még) nem feldolgozható
Az akkumulátorok feldolgozása során melléktermékek is keletkeznek, amelyek kezelése környezetvédelmi szempontból ugyanolyan fontos, mint a fémek visszanyerése.
Az elektromos semlegesítés során elektrolitos folyékony hulladék, a mechanikai aprításnál pedig szennyezett műanyag- és fémpor képződik. A pirometallurgiai eljárások során füstgázok, porok és fémoxid-maradványok keletkeznek, míg a hidrometallurgia savas maradékokat és szilárd szűrletet termel. Ezek mind veszélyes hulladéknak számítanak, és megfelelő kezelést igényelnek.
A környezeti hatások között a levegő- és vízszennyezés, valamint az energiafelhasználás a legjelentősebb.
A pirometallurgia energiaigényes és magas szén-dioxid-kibocsátással jár, míg a hidrometallurgia vegyszerhasználata miatt a szennyvízkezelésre kell kiemelten figyelni.
A munkavállalók egészségét is védeni kell: a folyamat során keletkező fluoridgázok, porok és szerves oldószerek belégzése súlyos kockázatot jelenthet, ha nincs megfelelő szellőztetés és védőfelszerelés.
A tevékenység stratégiai jelentőségére utal, hogy egy idei kormánydöntés után külön hatóság – pontos nevén Akkumulátoripari Piacfelügyeleti Hatóság és Kompetencia-központ – felügyeli: a környezetvédelmi és a katasztrófavédelmi szervezet mellett ennek az új szervnek a feladata lesz biztosítani a szigorú környezet- és egészségvédelmi szabályok betartását.
