W internecie krążą zdjęcia „cmentarzysk wiatraków” i prognozy, że za 20 lat utoniemy w toksycznych odpadach po fotowoltaice. Sceptycy pytają: co jest ekologicznego w tonach elektrośmieci? To uzasadniona obawa. Inżynieria materiałowa na szczęście nie stoi w miejscu. Dzisiejszy zrównoważony rozwój to nie tylko produkcja czystej energii, ale przede wszystkim „górnictwo miejskie” (urban mining). Okazuje się, że w zużytej baterii samochodowej jest więcej cennego litu i kobaltu niż w najlepszej rudzie kopalnianej.
Czy panel fotowoltaiczny to jednorazówka, której nie da się przetworzyć?
Mit o nierozbieralności paneli wynika z ich konstrukcji typu „kanapka”, jednak nowoczesne metody termiczne i chemiczne pozwalają odzyskać do 95% surowców, w tym czyste szkło, aluminium oraz krzem.
Panel słoneczny to w rzeczywistości bardzo prosta konstrukcja, ale piekielnie trudna do rozdzielenia. Składa się z warstw sklejonych niezwykle mocną folią EVA. To ona sprawia, że panel wytrzymuje gradobicie i upały przez 25 lat. Rozdzielenie tego „na zimno” jest prawie niemożliwe – szkło kruszy się razem z krzemem, tworząc bezwartościowy pył.
Dlatego w nowoczesnych zakładach recyklingu stosuje się delaminację. Panel pozbawiony ramy aluminiowej (która trafia do huty jako czysty złom) i kabli miedzianych, poddawany jest obróbce termicznej lub promieniowaniu podczerwonemu. Folia EVA wyparowuje lub traci właściwości klejące. Co zostaje?
- Szkło płaskie – wysokiej jakości, gotowe do przetopienia na nowe szyby.
- Wafle krzemowe – które po oczyszczeniu chemicznym mogą posłużyć do produkcji nowej elektroniki.
- Srebro – ścieżki przewodzące na ogniwach to czysty metal szlachetny. Z jednej tony starych paneli można odzyskać więcej srebra niż z tony rudy w kopalni.
Co dzieje się z baterią z auta elektrycznego, gdy „padnie”?
Zużyta bateria trakcyjna rzadko trafia od razu do zmielenia; zazwyczaj zachowuje około 70-80% swojej pojemności, co czyni ją idealnym, tanim magazynem energii dla budynków przemysłowych w ramach tzw. „Drugiego Życia” (Second Life).
To, co dla kierowcy jest końcem eksploatacji (zasięg spadł z 400 km na 300 km), dla energetyki stacjonarnej jest początkiem nowej kariery. Bateria w samochodzie pracuje w ekstremalnych warunkach – mróz, upał, gwałtowne przyspieszanie (pobór prądu liczony w setkach amperów).
Gdy taką baterię wyjmiemy z auta i podłączymy w klimatyzowanej hali jako magazyn energii dla serwerowni czy fabryki, jej warunki pracy stają się „sanatoryjne”. Obciążenia są stałe i niewielkie. W takim trybie ogniwa mogą przepracować kolejne 10 lat, stabilizując sieć energetyczną. Dopiero gdy ich sprawność spadnie krytycznie nisko, trafiają do ostatecznego recyklingu.
Jak odzyskuje się lit i kobalt z „czarnej masy”?
Finalnym etapem recyklingu ogniw Li-Ion jest ich rozdrobnienie do postaci tzw. „czarnej masy” (black mass), z której w procesach hydrometalurgicznych chemicznie „wyciąga się” pierwiastki krytyczne: lit, kobalt, nikiel i mangan.
Proces ten przypomina bardziej laboratorium chemiczne niż złomowisko. Baterie są bezpiecznie rozładowywane, a następnie mielone w atmosferze obojętnej (np. w azocie), by uniknąć pożaru. Powstaje czarny proszek – to koncentrat najdroższych metali na świecie.
Odzysk tych surowców to kwestia bezpieczeństwa narodowego. Europa nie ma własnych kopalni kobaltu (ma je głównie Kongo) ani litu (Ameryka Płd., Chiny). Recykling sprawia, że raz wydobyty pierwiastek krąży w obiegu zamkniętym.
Oto co realnie odzyskujemy z 500 kg baterii samochodowej:
- Około 200 kg stali i aluminium (obudowa, moduły).
- Około 100 kg grafitu (anody).
- Około 30-50 kg miedzi (przewody, folie).
- Kluczowe metale aktywne: lit, kobalt, nikiel – w ilości pozwalającej na zbudowanie nowej baterii o podobnej wielkości, przy zużyciu energii o 70% mniejszym niż przy wydobyciu surowców z ziemi.
Problemem nie jest technologia, lecz skala. Obecnie mamy za mało zużytych baterii, by budować wielkie zakłady przetwórcze. Ale fala wycofywania pierwszych generacji elektryków (z lat 2010-2015) właśnie nadchodzi.
Więcej ciekawych artykułów na https://e-magazyny.pl
Artykuł sponsorowany
