Ďalší mýtus zborený: Recyklácia batérií e-áut funguje už dnes

Kritici elektromobility zvyknú často poukazovať na batérie elektromobilov, ktoré sú podľa nich oveľa väčším ekologickým problémom ako spaľovacie vozidlá. Zabúdajú však na to, že batérie je možné recyklovať, pričom recyklácia je technický uskutočniteľná už dnes. Dôkazom toho je aj technológia spoločnosti Duesenfeld, ktorá dokáže spracovať batériu až na úrovni článkov.

„Kov na kove“, všade kam sa pozriete. Batériový systém obsahuje oceľ a rôzne zliatiny, lítium, meď, kobalt či nikel. K tomu treba pridať aj materiály ako plasty, ktoré sú určené na izoláciu alebo tekuté elektrolyty. Je to mix, ktorý váži niekoľko stoviek kilogramov v rámci každého elektromobilu. Ten pritom môže byť vzácny a cenný aj po svojom zastaraní. Z dôvodu ochrany životného prostredia, šetrenia nerastných surovín a z dlhodobého hľadiska aj kvôli nákladom na samotnú výrobu batérií, musí byť preto zriadená sieť priemyselnej recyklácie.

Prejde mnoho rokov, kým trakčná batéria elektrického vozidla definitívne prestane fungovať. Najmä keď vezmeme do úvahy jej renováciu a ďalšie použitie, napríklad v rámci funkcie stacionárneho úložiska energie. Avšak v určitom momente bude mať recyklácia najdôležitejšieho komponentu elektromobilu obrovský význam. Takže cieľom recyklácie musí byť čo možno najefektívnejšie obnovenie a opätovné použitie materiálov.

Každý, kto sa zaujíma o elektromobilitu, pozná polemiky a tézy ohľadom li-ion batérií. Je pravdou, že nakladanie s nimi nie je v žiadnom prípade bez rizík a každý kto manipuluje s veľkým množstvom energie, musí byť vždy opatrný. Christian Hanisch, výkonný riaditeľ, partner a vizionár spoločnosti Duesenfeld, si je toho plne vedomý. Jeho spoločnosť sa zameriava na recykláciu, pričom sídli iba 13 kilometrov od továrne Volkswagenu na batérie v nemeckom meste Braunschweig.

Zdroj: Duesenfeld cez Electrive.com

Zdroj: Duesenfeld.com

Mobilná technológia recyklácie

Na jednej strane je firma Duesenfeld exemplárnym príkladom súčasného stavu recyklácie, pretože niektoré recyklačné procesy sú podobné tým, ktoré má zaužívané líder tohto odvetvia, spoločnosť Umicore z Belgicka. Na druhej strane, Hanisch priniesol do činnosti svojej firmy inovácie. Výsledkom je podstatne menej energie na vstupe, čo znamená vylepšenú CO2 bilanciu a vyššiu účinnosť recyklácie, rovnako ako možnosť presúvať technológiu recyklácie. Takáto decentralizovaná obnova je užitočná aj preto, že šetrí náklady na logistiku, ktoré sú zvyčajne vysoké kvôli rizikovému charakteru transportu (vysokonapäťové batérie sú klasifikované ako nebezpečný náklad).

Portal Electrive bol svedkom rozobratia niekoľkých batérií elektromobilu BMW i3 v spoločnosti Duesenfeld, pričom samotný proces popisujú nasledovne. Najskôr je nutné batérie čo najviac vybiť pri vypnutom riadiacom systéme. Mimochodom, táto zbytková energia je zúžitkovaná priamo na mieste na podporné procesy. Po vybití sú pracovníkmi manuálne rozobraté, pričom celý doteraz popísaný priebeh recyklácie je vlastne rovnaký ako u iných spoločností. Nárazuvzdorný plášť s ďalšími upínacími štruktúrami, káblami, chladiacim okruhom a rôznymi modulmi sú následne taktiež rozobrané, a to pomocou jednoduchých nástrojov a roztriedené do príslušných zberných nádob.

Toto je bod, v ktorom sa proces recyklácie začína odlišovať. Mnohé spoločnosti totiž používajú takzvanú termálnu dekompozíciu vo vysoko zabezpečených peciach. Pri teplote 450 – 500 °C sa ventily článkov náhle otvárajú a kritický elektrolyt prudko horí. Následne je veľmi náročné dôkladne oddeliť jednotlivé zbytkové materiály.

Mechanická činnosť namiesto použitia vysokých teplôt

“Pracujeme s mechanikou namiesto teploty, pričom rozdrvíme celý modul v inertnej atmosfére,” vysvetľuje Christian Hanisch zo spoločnosti Duesenfeld. Drvič obsahuje plynný dusík, ktorý bráni ďalším chemickým reakciám. Tlak je potom výrazne nižší, čo najskôr spôsobí vyparenie tekutého elektrolytu a následne je kondenzáciou zachytený do nádoby.

Zdroj: Duesenfeld

Zvyšky modulu batérie a jej články sú v tomto momente vysušené a nekritické pre ďalšie zaobchádzanie. Potom sa oddelí zvyšná zmes materiálov osvedčenými metódami – magnetmi alebo stlačeným vzduchom. Zostanú zvyšky separačnej fólie, železných kovov, neželezných kovov ako zliatiny, lítiový prach a taktiež zvyšky niklu, mangánu a kobaltu z katód. Podľa Christiana Hanischa môže byť tento „čierny prach“ spracovaný “hydrometalurgickým procesom na karbonát lítia a sulfáty niklu, mangánu a kobaltu.” Týmto spôsobom je možné zachovať väčšinu originálnej batérie na ďalšie použitie.

Zákonné recyklačné kvóty sa musia zmeniť

Recyklácia sa aktuálne ekonomicky nevypláca, a to aj napriek rastúcim cenám používaných surovín. Zatiaľ vychádza lacnejšie produkcia nového lítia alebo kobaltu. Avšak s rastúcim dopytom môžu ísť ich ceny raketovo hore. Preto by mala Európska únia drasticky zvýšiť vyžadovanú mieru recyklácie. Tá je aktuálne na úrovni 50 % váhy daného produktu. 

Zdroj: Duesenfeld cez Electrive.com

Čína chce navyše zaviazať výrobcov elektrifikovaných vozidiel k zbieraniu a recyklácii vyslúžilých batérií. V lete 2018 vybrala 17 miest a regiónov, kde bude zahájený pilotný projekt recyklácie batérií, ktoré pochádzajú z elektrických vozidiel. Napríklad Tesla už recykluje svoje batérie v továrni Gigafactory 1. Teda tam, kde sa vyrába ich najnovšia generácia. Spoločnosti BMW, Northvolt a Umicore vytvorili zatiaľ jediné technologické konzorcium v Európe, ktorého cieľom je spoločný vývoj kompletného hodnotového reťazca batériových článkov. Umicore spolupracuje taktiež s automobilkou Audi na vývoji uzavretého cyklu pre recykláciu vysokonapäťových batérií. 

Záver

Rozsiahle využívanie surovín v trakčných batériách je už dlhú dobu vnímané ako problém. Jedným z riešení je kontinuálny vývoj chémie batériových článkov a ich systémov, smerom k zvýšeniu ich volumetrickej a gravimetrickej energetickej hustoty. Vzhľadom na vysoké ceny nerastných surovín sa to v podstate deje automaticky. No zároveň musí byť zriadená recyklačná sieť, ktorá bude fungovať na priemyselnej úrovni. Vyžaduje si to sprísnenie právneho rámca, a to nielen z dôvodu ochrany životného prostredia, ale aj kvôli odbremeneniu automobilového priemyslu a majiteľov elektrických vozidiel.

Zdroj: Electrive, titulná fotografia: Duesenfeld cez Electrive

SÚVISIACE ČLÁNKY:
Uhlíková karoséria elektromobilov môže plniť funkciu batérie
Honda spolupracuje s NASA na vývoji batérií s 10-násobnou energetickou hustotou
Takto klesala výrobná cena batérií pre elektromobily od roku 2010