S-2027 : کسب و کار بازیافت باتری

Battery Recycling as a Business

باتری‌ها گران هستند و عمر مفید نسبتا کوتاهی دارند. با افزایش تناژ باتری‌های دورریختنی، کارآفرینان ترغیب می‌شوند که کسب و کاری در زمینه بازیافت راه‌اندازی کنند. باتری سرب اسیدی، با بازار جهانی سالانه (2015) 33 میلیارد دلار، متداول‌ترین باتری مصرفی است. پس از آن به ترتیب، باتری لیتیوم-یون با 16.6 میلیارد دلار، باتری نیکل-فلز-هیدرید با 2 میلیارد دلار و باتری نیکل کادمیوم با 1 میلیارد دلار قرار دارند. انواع دیگر باتری‌ها مجموعا یک میلیارد دلار در بازار جهانی سهم دارند. جدول 1 هزینه مواد لازم برای ساخت این باتری‌ها را در هر تن نشان می‌دهد.

تولید باتری های لیتیوم-یون پرهزینه است و بخشی از آن به دلیل هزینه بالای مواد و فرآیندهای پیچیده آماده‌سازی است. گران‌ترین فلز بسیاری از باتری‌های لیتیوم-یون، کبالت است، یک ماده خاکستری درخشان و سخت که از آن برای تولید آهن‌رباها و آلیاژهای با مقاومت بالا استفاده می‌شود.

با در نظر گرفتن اینکه هر ساله میلیاردها باتری لیتیوم-یون دور ریخته می‌شوند و با توجه به هزینه بالای اکسید لیتیوم کبالت، استخراج فلزات گرانبها، روشی اقتصادی به نظر می‌رسد و این سوال مطرح می‌شود که چرا تعداد کمی از شرکت‌ها این باتری‌ها را بازیافت می‌کنند.

دلیل این موضوع زمانی آشکار می‌شود که پیچیدگی و بازدهی کم بازیافت بررسی شود. مواد خام بازیابی شده به سختی نسبت به زحمت آن، که شامل جمع آوری، حمل و نقل، جداسازی انواع باتری، خرد کردن، جداسازی مواد فلزی و غیرفلزی، خنثی‌سازی مواد خطرناک، ذوب و تصفیه فلزات بازیافتی می‌ارزد.

باتری سرب اسیدی (SLA)

گفته می‌شود برنامه‌های بازیافت باتری سرب اسیدی بلافاصله پس از معرفی موتور میل‌لنگ توسط شرکت Cadillac در سال ۱۹۱۲، به عنوان یک کسب و کار سودده و نه به منظور حفاظت از محیط زیست، آغاز شد. بازیافت می‌تواند مضر باشد، به خصوص در مورد باتری‌های سرب اسیدی. سرب می‌تواند از طریق تنفس یا بلعیدن، در صورت تماس دست‌های آلوده به سرب با دهان، وارد بدن شود. این امر کارگران و ساکنین مناطق اطراف را در معرض خطر مسمومیت سرب قرار می‌دهد .

پیشنهاد : باتری لید اسید (سربی اسیدی) چیست؟ را بخوانید.

سازمان حفاظت از محیط زیست (EPA) دستورالعمل‌های سختی در بازیافت باتری‌های سرب اسیدی در ایالات متحده آمریکا اعمال کرده است. کارخانه‌های بازیافت باید ایزوله شده و دودکش‌ها مجهز به دستگاه‌های تصفیه شوند. برای بررسی خروج ذرات سرب احتمالی، محوطه کارخانه باید با دستگاه‌های نظارت بر سرب احاطه شود. البته احتمالا قوانین نقض شوند و باتری‌ها به سرعت در مکزیک و سایر کشورهای در حال توسعه با مقرراتی آسان‌تر رها شوند. چین، به عنوان پیشتاز تولید باتری سرب اسیدی، نیز اقدام به تعیین دستورالعمل‌های سختی برای حفاظت از محیط زیست کرده است که تنها شرکت‌های معتبر می‌توانند آن را برآورده نمایند.

باتری نیکل

باتری‌های مبتنی بر نیکل نیز قابل بازیافت‌اند و مواد بازیافتی آن‌ها، آهن و نیکل هستند که در تولید فولاد ضدزنگ استفاده می‌شود. نیکل، بیشترین ماده بازیابی شده از باتری‌های نیکل-فلز-هیدرید (NiMH) است و در صورت تامین کافی، بازیافت آن‌ها موجب کسب درآمد می‌شود. به دلیل کاهش تقاضا برای کادمیوم، سودآوری بازیافت باتری‌های نیکل-کادمیوم کاهش یافته است. باتری‌های لیتیوم-یون وضعیت رو به رشدی دارند، اما مواد گرانبهای آن‌ها به سختی بازیابی می‌شود. این امر باعث می‌شود که بازیافت باتری‌های لیتیوم-یون جذابیت کمتری داشته باشد و بدون حمایت‌های دولتی، سودآوری در این زمینه ممکن نمی باشد.

باتری لیتیوم-یون

هزینه واقعی تولید باتری‌های لیتیوم-یون، در فرآیندهای پردازش و تصفیه طولانی برای دستیابی به کیفیت مورد نیاز باتری است، و نه همانند باتری‌های سرب اسیدی و نیکل-فلز-هیدریدی که اصل هزینه در تهیه مواد خام اولیه است. بازیابی لیتیوم، تنها تا ۳ درصد از ترکیب باتری امکان‌پذیر است که این مقدار هرگز هزینه بازیافت را جبران نمی‌کند. اگر خلوص لیتیوم کمتر از ۹۹.۵ درصد باشد، به‌عنوان ماده خام اولیه باتری، مناسب نخواهد بود.

بازیابی فلز تازه مقدمه‌ای است بر شروع مراحل پرهزینه آماده‌سازی مواد خام اولیه. معمولا استخراج مواد اولیه از معادن ارزان‌تر از بازیافت آن‌ها است. لیتیوم حاصل از باتری‌های بازیافتی به‌طور رایج در کاربردهایی بجز باتری مانند گریس‌های روان‌کننده استفاده می‌شود که در مواردی مانند WD-40 و سایر محصولات یافت می‌شود .

فناوری بازیافت مستقیم باتری‌های لیتیوم-یون می‌تواند راه‌حلی برای تصفیه لیتیوم‌های استفاده‌شده و تبدیل آن به کاتد و آند گرانبها باشد. اگر این فناوری قابل گسترش به پردازش در مقیاس بالا باشد، بازیافت مستقیم ممکن است سودده شود که این امر به کمک حجم بالای باتری‌های خودروهای الکتریکی منقضی شده امکان‌پذیر است. گفته می‌شود بازیافت مستقیم بهتر از روش‌های قدیمی برای ذوب مواد است.

باتری آلکالین (قلیایی)

اگرچه باتری‌های قلیایی و روی-کربن بیش از ۹۰ درصد باتری‌های مصرفی در ایالات متحده را تشکیل می‌دهند، اما تعداد کمی از فلزات گرانبها را شامل می‌شوند و میزان سمی بودن آن‌ها نیز پایین است. سازمان‌ها به دنبال راهکارهایی برای بازیافت این باتری‌ها هستند تا از محتوای فلزی پایه آن‌ها بهره بگیرند که چنین پروژه‌ای، با حجم بالا قابلیت انجام خواهد داشت. جدول 2 محتوای فلزات معمول در باتری‌های بازیافتی را نشان می‌دهد.

حقایقی پیرامون تولید و بازیافت باتری

مسائل زیست‌محیطی و توانایی بازیافت نقش مهمی در انتخاب نوع یک باتری ایفا می‌کنند. اگر منابع تغذیه بی وقفه (UPS) بیشتر در حالت آماده به کار باشند و بتوانند طول عمری برابر با 10 سال فراهم کنند، آن‌گاه باتری‌های سرب اسیدی یک رقیب قوی است. ترجیح باتری سرب اسیدی بر باتری‌های لیتیوم-یون و مبتنی بر نیکل، در قیمت متعادل، ایمنی بهتر، عملکرد قابل اعتماد و قابلیت بازیافت آشکار می‌شود. جدول 3 هزینه تولید و بازیافت باتری‌ها را مقایسه می‌کند.

جمع‌بندی

هدف اصلی ساخت یک باتری خوب، دوام، ایمنی و هزینه کم است. بازیافت یک هدف جانبی به حساب می‌آید و تولیدکنندگان باتری تلاش زیادی برای تسهیل بازیابی فلزات گرانبها نمی‌کنند. کسب و کار بازیافت بسیار کوچک‌تر از صنعت بزرگ باتری‌سازي است و تا به امروز، تنها بازیافت باتری‌های سرب اسیدی سودده بوده‌است.

باتری‌های مبتنی بر نیکل ممکن است با آمایش مناسب، سودآوری داشته باشند، اما باتری‌های لیتیوم-یون و انواع دیگر، حاوی فلزات گرانبهای کمی هستند تا بتوانند بازیافت را، بدون حمایت‌های دولتی، به یک کسب و کار قابل اجرا تبدیل کنند. برخلاف باتری‌های سرب اسیدی که هزینه اصلی تولید آن‌ها مربوط به مواد خام آن است، بیشترین هزینه باتری‌های مدرن در آماده‌سازی‌های طولانی، تصفیه و فرآیند خرد کردن تا ابعاد میکرو و نانو است. با این حال، باتری‌ها مواد ارزشمندی دارند که می‌توان برای تولید محصولات جدید، مجددا از آن‌ها استفاده کرد.

برای ایجاد امکان بازیافت در میانه‌ی راه، حمایت‌های مالی از طریق افزودن مالیات به هر مجوعه باتری فروخته شده، به این صنعت تخصیص داده می‌شود. هدف از این کار بیشتر از بازیابی فلزات برای استفاده مجدد، جلوگیری از ورود باتری‌های سمی به محل دفن زباله است. هدف نهایی، ترکیب فواید زیست‌محیطی با سودآوری است و این هدف ممکن است با فرآیندهای جدید بازیافت خلاقانه و در حال توسعه به دست آید.

یک روش دیگر این است که باتری‌ها را به دسته‌های عملیاتی و غیرعملیاتی تقسیم کرده و به مواردی که ظرفیت ۸۰ درصدی یا بیشتر دارند، فرصت دوباره داده شود. باتری‌ها و ماژول‌های باتری‌های بزرگ‌تر می‌توانند به صورت جداگانه آزمایش شوند و در یک بسته‌ی جدید، مجددا گردآوری شوند .

منبع : باتری یونیورسیتی