Uniwersytet Śląski w Katowicach

Jeśli prześledzimy, co znajduje się w naszym śmietniku, zdamy sobie sprawę, że odpadów jest całkiem sporo – przede wszystkim sporo plastiku. Są jednak odpady, które nie mogą trafiać do żadnej z 4 podstawowych sekcji (odpady zmieszane, plastik/metal, szkło, papier) – np. baterie. Co z nimi zrobić i dlaczego, z czego się składają, a także czy można ich po prostu nie wyrzucać, tylko ponownie wykorzystywać, pisze dr Julian Kubisztal z Instytut Inżynierii Materiałowej Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych UŚ.

Od 2015 roku, każdego roku 9 września obchodzony jest Dzień Recyklingu Baterii. Datę tę wybrano nieprzypadkowo, bowiem tego dnia w 1737 roku urodził się Luigi Galvani, włoski lekarz z Bolonii. Przełomowe prace Galvaniego nad wpływem prądu elektrycznego na reakcję spreparowanych mięśni żab stały się inspiracją dla Alessandro Volty, który w 1800 roku opracował pierwsze ogniwo galwaniczne. Pojedyncze ogniwo galwaniczne to układ dwóch elektrod zanurzonych w elektrolicie, w którym zachodzi proces przemiany energii chemicznej w energię elektryczną. I to właśnie ta druga umożliwia zasilanie różnych urządzeń elektronicznych, m.in.: telefonów, zegarków czy pilotów do telewizorów. Stosowane obecnie elektrochemiczne źródła energii można podzielić na ogniwa galwaniczne nieodwracalne (tzw. baterie jednorazowe, które po rozładowaniu nie nadają się do użytku) oraz ogniwa galwaniczne odwracalne (tzw. akumulatory, które można doładowywać wielokrotnie). W języku potocznym słowo bateria określa zarówno jedno ogniwo, jak i sekwencję ogniw galwanicznych.

Przydatność baterii i akumulatorów w codziennym życiu jest niezaprzeczalna, jednak materiały oraz związki chemiczne stosowane do ich produkcji mogą stanowić poważne zagrożenie dla człowieka i środowiska. Zużyte baterie i akumulatory są specyficznym typem odpadów zawierającym toksyczne pierwiastki, takie jak ołów, kadm, nikiel czy też lit oraz żrące kwasy i alkalia. Powinniśmy pamiętać, aby nigdy nie wyrzucać zużytych baterii i akumulatorów wraz z innymi odpadami, tylko utylizować je w specjalnych pojemnikach do tego przeznaczonych. Baterie, które trafiają do zwykłych pojemników z odpadami, pod wpływem warunków klimatycznych mogą ulec korozji, co w efekcie doprowadza do rozszczelnienia ich obudowy i wydostania się toksycznych związków do środowiska. Przykładowo jedna bateria guzikowa stosowana w zegarkach ręcznych może zanieczyścić około 1 m3 gleby i kilkaset litrów wody.

Firmy zajmujące się recyklingiem baterii i akumulatorów są w stanie odzyskać do 99% wszystkich jej składników. Obecnie stosowane są trzy metody recyklingu baterii i akumulatorów.

Pierwsza metoda mechaniczna, polega na rozdrobnieniu odpadów w specjalnych młynach i separacji komponentów o charakterystycznych właściwościach fizycznych (gęstość, rozmiar, właściwości magnetyczne). Stosuje się ją do przygotowania zużytych baterii do dalszej przeróbki w procesach hydrometalurgicznych, a także pirometalurgicznych.

Kolejna metoda hydrometalurgiczna polega na kwaśnym lub alkalicznym ługowaniu odpowiednio przygotowanej masy bateryjnej. Po nim z kolei następuje ciąg operacji fizykochemicznych, które prowadzą do rozdziału i koncentracji wartościowych składników lub odpadów pomiędzy odpowiednie fazy.

Ostania metoda pirometalurgiczna polega na zastosowaniu wysokich temperatur do stopienia baterii. W trakcie procesu następuje spalenie wszystkich związków węgla, a metale zawarte w baterii tworzą stop. Jego poszczególne składniki można odzyskać za pomocą procesów hydrometalurgicznych.

Wśród odzyskiwanych surowców jest papier, plastik, a także takie metale, jak żelazo, glin, miedź, kobalt, nikiel czy mangan. Odzyskane materiały mogą być stosowane do produkcji nowych baterii i akumulatorów lub wykorzystywane w innych procesach technologicznych. Dzięki recyklingowi rozwiązujemy nie tylko problem odpadów, lecz również ograniczamy koszty ekonomiczne oraz środowiskowe wydobycia i wytworzenia nowych surowców.