Elektromobilita má za cíl snižovat emise skleníkových plynů a je středem zájmu nového vývoje v celém automobilovém průmyslu. V důsledku toho celosvětově roste poptávka po lithium-iontových bateriích. Část lidí však říká, že se baterie z elektromobilu nedají moc dobře recyklovat a že mají vysokou uhlíkovou stopu při výrobě. My se podrobně podíváme, jaké jsou dostupné technologie recyklace baterií a jak efektivní jsou.
Jaké jsou formy recyklace?
Prvním procesem je Pyrometalurgie. Už z názvu je patrné, že se bude jednat o něco s ohněm. Lithium-iontové baterie se tedy taví v peci v teplotním rozsahu od 400 °C do 1 450 °C, aby došlo k rozpuštění organických sloučenin a jejich tepelné recyklaci. Vznikne tímto procesem slitina, ze které se hydrometalurgickým procesem zpracovává železo, měď, kobalt a nikl. Zbytkové složky, jako je mangan, lithium a hliník, jsou odváděny jako struska. U levných baterií, jako jsou lithium-železofosfátové, se tato metoda nevyplatí a míra recyklace se pohybuje mezi 32 až 50 %.
Pyrolýza zahrnuje zahřátí článků ve vakuu na teplotu až 600 °C. Během tohoto zahřátí se elektrolyt, plastové části a pojivo vznítí a hliník zůstane částečně v podobě černé hmoty. Při tomto zahřívacím kroku se baterie otevře, většina fluorovodíku vytvořeného ve vodivé soli se uvolní a následně se čistí pomocí plynů. Vznikají tak toxické filtrační látky, které je nutné likvidovat. Poté se směs látek oddělí a prosévá, čímž se získá hliník a měď. Drahé kovy jako kobalt, mangan a nikl přecházejí do hydrometalurgického zpracování. Lithium a grafit lze získat zpět pouze v omezené míře a celá míra recyklace se pohybuje mezi 40 až 60 %.
Mezi jednu z efektivnějších variant recyklace můžeme zařadit mechanickou recyklaci pod vodou. Lithium-iontové baterie jsou v nabitém stavu rozdrceny pod vodou, což může způsobit značné množství uvolněné energie. Při této metodě tak dochází k prudkému nárůstu teploty v důsledku různých exotermických reakcí. Vznikají fluorovodíky, které jsou vázány ve vodě s přídavkem vápenatých iontů a velké množství fluoridu vápenatého (CaF2), jehož většina je obsažena v černé hmotě. Další zpracování černé hmoty následně zahrnuje hydrometalurgii a míra recyklace baterie se tady pohybuje mezi 50 až 70 %.
Mechanická termodynamická Duesenfeldova recyklace je jednou z nejefektivnějších metod recyklace baterií elektromobilů, jelikož její účinnost je 91 %. Díky této formě recyklace nevzniká žádné CO2 a toxické filtrační materiály. Z baterie se během procesu šetrně oddělí cenné materiály jako grafit, elektrolyt, mangan, měď, hliník, lithium, nikl a kobalt. Použití těchto recyklovaných materiálů navíc snižuje uhlíkovou stopu nového lithium-iontového článku v nově vyráběném elektromobilu až o 40 %. Celé video z tohoto procesu můžete vidět níže.
Výše uvedené srovnání se týká procesů, které jsou vhodné pro recyklaci zhruba 10 000 tun ročně. Možné další varianty nebo mezikroky, jako je rozříznutí baterie, sloupnutí aktivních materiálů nebo ošetření ultrazvukem či různé tlakové vlny a zmrazení článků před skartováním, pro tento objem zatím nepřipadají v úvahu. V budoucnu nás však čeká to, že dle nařízení EU se plánují minimální požadavky na recyklační kvóty pro kobalt, lithium a nikl.
