متن کامل

یک کسب و کار متفاوت: نگاهی دیگر به بازیافت باتری

 

بررسی فرصت‌های بازیافت باتری

باتری‌ها، عموماً گران‌قیمت هستند و طول عمر کوتاهی دارند به همین دلیل، با افزایش باتری‌های خالی‌شده، کارآفرینان کسب‌وکار جدیدی برای بازیافت آن‌ها ایجاد کرده‌اند. باتری‌های اسید سربی، به‌عنوان یکی از پرمصرف‌ترین باتری‌ها، بازار جهانی معادل 33 میلیارد دلار در سال(2015) را به خود اختصاص دادند. سایر باتری‌ها ازجمله یون لیتیوم با 16.6 میلیارد دلار، NiMH با 2 میلیارد دلار و NiCd با 1 میلیارد دلار گردش مالی در رتبه‌های بعدی قرار دارند. باتری‌هایی با سایر ترکیبات شیمیایی، تنها 1 میلیارد دلار گردش مالی سالانه دارند. جدول یک، قیمت مواد اولیه برای تولید انواع باتری‌ها به ازای هر تن را نشان می‌دهد.

باتری‌های اسید سربی، همچنان مناسب‌ترین باتری‌ها برای بازیافت هستند و 70% وزن آن حاوی سرب و قابل بازیافت است.

ترکیب شیمیایی باتری

قیمت هر تن به دلار

بازیافت

اکسید لیتیوم کبالت

25,000

نیاز به یارانه دولتی دارد

کبالت

50,000 (2017)

برای بازیافت مناسب است، نیاز به یارانه دولتی دارد

فسفات لیتیوم آهن

400

نیاز به یارانه دولتی دارد

اسید سرب

1,500

سودآور است

نیکل

10,000–17,000

نیاز به یارانه دولتی دارد

کادمیوم

2,200

نیاز به یارانه دولتی دارد

 

 

جدول 1. ارزش فلز در هر تن باتری

 

تولید باتری‌های یون لیتیومی، به دلیل هزینه بالای مواد اولیه و فرایندهای تولید پیچیده، بسیار زیاد است. گران‌ترین فلز باتری‌های لیتیومی، کبالت بوده که یک ماده خاکستری براق است و برای تولید آهنربا و آلیاژهای مستحکم استفاده می‌شود. با توجه به میلیاردها باتری یون لیتیومی که هرساله دور انداخته می‌شود و قیمت بالای اکسید کبالت لیتیوم، بازیابی این فلز گران‌بها ازنظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه است و عجیب است که شرکت‌های بیشتری اقدام به بازیافت این باتری‌ها نمی‌کنند؛ البته با توجه به پیچیدگی و عملکرد پایین بازیافت این نوع باتری، دلیل این عدم اقبال واضح است. بازیافت مواد خام، به‌سختی هزینه چنین کاری را تأمین می‌کند، این هزینه‌ها شامل جمع‌آوری ،انتقال و دسته‌بندی باتری‌های شیمیایی، قطعات خرد، جداسازی فلزات و غیرفلزت، خنثی‌سازی مواد خطرناک، ذوب و تصفیه فلزات بازیافت شده است.

به نظر می‌رسد طرح‌های بازیافت باتری‌های اسیدهای سرب، بعد از معرفی موتور کادیلاک در سال 1912 به‌عنوان یک کسب‌وکار سودآور و نه الزاماً دوستدار محیط‌زیست، به‌سرعت آغاز شد. بازیافت باتری‌های اسید سرب می‌تواند خطرناک هم باشد. زیرا سرب می‌تواند از طریق استنشاق یا لمس دهان با دسته‌ای آلوده به بدن منتقل شود. این خطرات، کارگران و ساکنین مناطق اطراف را در معرض خطر مسمومیت با سرب قرار می‌دهد(به مقاله 703 مراجعه شود، چالش‌های سلامت به دلیل باتری‌ها).
آژانس حفاظت از محیط‌زیست(
EPA) دستورالعمل‌های سخت‌گیرانه‌ای را درزمینه بازیافت باتری‌های سرب اسیدی در امریکا اعمال کرده است. کارخانه‌های بازیافت باید کاملاً محدود و محصور بوده و روی دودکش‌ها فیلترهای مخصوص دود نصب شود. برای بررسی انتشار احتمالی ذرات سرب نیز، اطراف کارخانه باید با تجهیزات نظارت بر سرب احاطه شوند. رعایت این قوانین الزامی است و باتری‌ها باید در زمان کمی به مکزیک و سایر کشورهای درحال‌توسعه که قوانین سهلگیرانه تری دارند منتقل شود.

چین، یکی از پیشتازان تولید باتری‌های اسید سربی هم برای حفاظت محیط‌زیست با معرفی دستورالعمل‌هایی که تنها شرکت‌های معتبر می‌توانند به آن‌ها پایبند بمانند، برای حفاظت از محیط‌زیست اقدام کرده است.
باتری‌های نیکلی نیز قابل بازیافت هستند و مواد بازیافتی حاصل از آن‌ها شامل آهن و نیکل است که در تولید فولاد ضدزنگ قابل‌استفاده است. نیکل هیبریدی فلزی(
NiMH) بالاترین بازده را در ترکیبات نیکل را داشته و به نظر می‌رسد عرضه آن سودآوری خوبی دارد. اما تقاضای پایین برای کادمیوم، سودآوری بازیافت باتری‌های NiCd را کاهش داده است. در حال حاضر، بیشترین  رشد، متعلق به باتری‌های یون لیتیومی است اما بازیافت مواد باارزش چالش‌های زیادی دارد. به همین دلیل جذابیت بازیافت باتری‌های یون لیتیومی و رسیدن به نقطه سربه‌سر بدون استفاده از یارانه دولتی امکان‌پذیر نیست.

مانند باتری‌های اسید سرب و NiMH، هزینه واقعی تأمین مواد خام برای تولید باتری لیتیوم زیاد نیست اما فرایند تولید طولانی و فرایند تلخیص مواد خام برای رساندن به درجه خلوص موردنیاز، هزینه‌بر است. بازیافت لیتیومی که تنها سه درصد ترکیبات باتری را تشکیل می‌دهد ممکن است هرگز ازنظر اقتصادی به نقطه سربه‌سر نرسد. اگر خلوص لیتیوم زیر 99.5 درصد باشند، برای مواد اولیه باتری‌ها مناسب نیست. بازیافت، باعث کاهش خلوص فلز تا حدود صفر می‌شود تا حدی که برای افزایش خلوص ان، باید از مجدد اقدام کرد. به همین دلیل تأمین مواد اولیه از معدن، ارزان‌تر از بازیافت است. لیتیوم حاصل از بازیافت باتری‌ها، کاربردهای رایج دیگری ازجمله روانکاری گریس‌های بکار رفته در 40-WD و سایر محصولات غیر باتری دارد(به مقاله 308 مراجعه کنید: دسترسی به لیتیوم).
هرچند باتری‌های الکارین و روی-کربن بیش از 90درصد باتری‌های مصرفی در امریکا را تشکیل می‌دهند، دارای کمترین مواد فلزی باارزش و مسمومیت پایین هستند و ازآنجاکه سازمان‌ها به دنبال راه‌هایی برای بازیافت محتویات فلزی این باتری هستند، و حجم این مواد نیز بالاست، سرمایه‌گذاری در این زمینه مقرون‌به‌صرفه است. جدول دو، فهرستی از فلزات رایج به‌کاررفته در باتری‌های قابل بازیافت را نشان می‌دهد.

 

 

آهن

منگنز

نیکل

روی

لیتیوم

کادمیوم

کبالت

الومینیوم

سرب

اسید سرب

 

 

 

 

 

 

 

 

65%

NiCd

35%

 

22%

 

 

15%

 

 

 

NiMH

20%

1%

35

1%

 

 

4%

 

 

یون لیتیومی

22%

 

 

 

3%

 

18%

5%

 

الکالین

24%

22%

 

15%

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 2. درصد فلزات رایج در باتری‌های بازیافتی نسبت به‌کل مواد تشکیل‌دهنده. محتویات فلزی بسته به نوع باتری، متفاوت هستند. به‌استثنای باتری‌های سرب اسیدی، بازیافت اغلب آن‌ها نیاز به یارانه دولتی دارد.

 

حقایقی در مورد تولدی و بازیافت باتری:

 

مسائل زیست‌محیطی و امکان بازیافت، نقش مهمی در انتخاب سیستم باتری دارد. اگر UPS بیشتر در حالت استندبای استفاده شود و بتواند طول عمر ده‌ساله را تأمین کند، تولید باتری سربی بسیار به‌صرفه است. اما دلیل اصلی ترجیح باتری‌های اسید سربی به باتری‌های یون لیتیومی و سیستم‌های پایه نیکل، در قیمت مناسب، ایمنی بالا، کارکرد قابل‌اطمینان و امکان بازیافت ان نهفته است.

 

 

  هزینه دسترسی حدودی فرایند تولید انتشار دی‌اکسید کربن
اسید سرب سودآور، سرب ذاتاً فلز ارزشمندی است. 30 مگا ژول؛ 8.3 کیلووات 3 کیلوگرم به ازای هر کیلو
یون لیتیوم 5000-4000 به ازای هر تن 170 مگا ژول؛ 47 کیلووات 12 کیلوگرم به ازای هر کیلو
NiCd, NiMH تقریباً بدون هزینه N/A N/A

جدول سه،| هزینه تولید و بازیافت باتری‌ها را با یکدیگر مقایسه می‌کند.

 

نتیجه‌گیری:

دلیل اصلی انتخاب تولید یک نوع خاص باتری، طول عمر، ایمنی و قیمت پایین آن است. بازیافت، فرایندی است که پس از تولید انجام می‌گیرد و لذا کارخانه‌داران، اقدامات کمی برای بازیابی مواد باارزش باتری‌ها انجام می‌دهند. در حال حاضر، کسب‌وکار بازیافت، در مقایسه با وسعت صنعت باتری، رشد کمی داشته و تا امروز تنها بازیافت باتری‌های اسید سربی، سودآور بوده است.

باتری‌های پایه نیکلی ممکن است در صورت فراهم بودن شرایط، سودآوری خوبی داشته باشند اما میزان فلزات باارزش در انواع یون لیتیومی و سایر باتری‌ها، آن‌قدر کم است که راه‌اندازی کسب‌وکار بازیافت آن‌ها، عملاً بدون کمک‌های دولتی امکان‌پذیر نیست. برخلاف باتری‌های اسید سربی که هزینه اصلی آن‌ها، تأمین مواد اولیه است، بیشترین هزینه باتری‌های لیتیومی و سایر باتری‌ها، فرایند طولانی اماده‌سازی، تلخیص مواد اولیه و شکست آن‌ها به‌اندازه نانو و میکرو است. بااین‌حال این باتری‌ها نیز دارای مواد باارزشی هستند که می‌تواند در محصولات دیگری به کار رود. برای اینکه بازیافت این باتری‌ها، صرفه اقتصادی داشته باشد، با تخصیص مالیات به هر واحد فروخته‌شده باتری، یارانه موردنیاز تأمین می‌شود. هدف از این کار، استفاده مجدد از فلزات بازیافت شده و جلوگیری از ورود باتری‌های سمی به مکان‌های دفن زباله است. هدف نهایی، سودآوری همراه با حفظ محیط‌زیست است و این امر، با نوآوری‌هایی که در فرایندهای بازیافت ایجادشده، امکان‌پذیر است. 
روش دیگر، دسته‌بندی باتری‌ها به انواع کاربردی و غیر کاربرید و استفاده مجدد از باتری‌هایی است که بیش از 80% ظرفیت باقی‌مانده دارند. می‌توان با

 سنجش ظرفیت باتری‌های بزرگ‌تر و بسته‌بندی جدید، از آن‌ها مجدداً استفاده کرد.


 

2 آبان 1397
تعداد بازدید: 102

نظرات

مرورگر شما بسیار قدیمی است!
جهت مشاهده این وب سایت به صورت صحیح، بروزرسانی مرورگرتان ضروری خواهد بود. بروزرسانی مرورگر
×