Rast recyklačných závodov v Európe je nevyhnutnou environmentálnou reakciou na zvyšujúci sa dopyt po batériách v širokej škále zariadení, ako aj s ich zvýšeným používaním v automobilovom priemysle. Celý svet je v súčasnosti ponorený do energetickej transformácie, ktorá okrem iného zahŕňa úplnú elektrifikáciu sektora mobility a podporu obnoviteľných zdrojov energie. Výsledkom je, že dopyt po batériách v posledných rokoch neustále rastie a očakáva sa, že v nasledujúcich rokoch bude naďalej rásť.

Hlavným ťahúňom tohto rastu je elektromobilita, ktorá by mala predstavovať viac ako 88 % dopytu v porovnaní s inými typmi aplikácií. Zároveň sa odhaduje, že dve z troch vozidiel budú do roku 2040 elektrické. Okrem použitia v elektromobiloch budú batérie ústredným prvkom aj systémov, ktoré sa používajú na ukladanie energie vyrobenej z obnoviteľných zdrojov. Tento nárast výroby a používania batérií však vyžaduje rozvoj nového a čoraz potrebnejšieho odvetvia: recyklácie týchto batérií.

Nie je batéria ako batéria

Lítiovo-iónové batérie obsahujú veľa cenných materiálov, ktoré sa oplatí regenerovať a zachrániť zo skládky. Väčšina batérií obsahuje lítium, ostatné komponenty sa líšia. Batérie v telefónoch alebo počítačoch obsahujú kobalt, zatiaľ čo batérie pre vozidlá môžu obsahovať kobalt s niklom alebo mangánom či iné komponenty v prípade technológií založených na železe a fosfáte.

Presné chemické zloženie týchto skladovacích komponentov je ťažké identifikovať, keďže ide o obchodné tajomstvo. Okrem toho sa batérie pravidelne vylepšujú, aby sa zvýšil ich výkon, takže ich chemické zloženie sa časom vyvíja. V každom prípade hlavnými materiálmi zapojenými do výroby lítiovo-iónových batérií (skr. LIB) sú lítium, kobalt, nikel, mangán a grafit. Všetky tieto materiály boli identifikované ako materiály predstavujúce dodávateľské a environmentálne riziko.

Sú batérie recyklovateľné?

Lítiové batérie sú recyklovateľné, ale ide o nákladný a energeticky náročný proces. Významnou prekážkou je modulárne zloženie batériových článkov v rámci batériovej jednotky. Články sú zvarené a zlepené s takou pevnosťou, že ich rozbitie vyžaduje veľkú ľudskú alebo strojovú silu a zároveň sa pri tom uvoľňujú skleníkové plyny.

Lítiové batérie sa najčastejšie recyklujú vo veľkých závodoch procesom rozdrvenia celej batérie na prášok. Tento prášok sa potom taví (pyrometalurgia) alebo rozpúšťa v kyseline (hydrometalurgia), čím sa extrahujú jednotlivé prvky na ďalšie použitie. Konkrétne pyrometalurgia ničí organické a plastové zložky tým, že ich vystavuje vysokej teplote a ponecháva len kovové zložky (nikel, kobalt, meď atď.). Tie sa potom oddelia chemickými procesmi. Hydrometalurgia nezahŕňa vysokoteplotný stupeň. Namiesto toho oddeľuje zložky iba rôznymi kúpeľmi roztokov, ktoré sú chemicky prispôsobené materiálom, ktoré sa majú regenerovať. V oboch prípadoch treba batérie najskôr rozdrviť na prášok. Tieto dva procesy sa v súčasnosti využívajú v priemysle pri recyklácii LIB pre telefóny a notebooky s cieľom získať kobalt, ktorý obsahujú. Tento materiál je taký vzácny, že jeho zhodnocovanie zabezpečuje ekonomickú ziskovosť súčasného sektora recyklácie LIB.

Keďže nie všetky technológie LIB používané pre elektrické vozidlá obsahujú kobalt, otázka ekonomického modelu ich recyklácie zostáva nevyriešená a stále neexistuje skutočný priemyselný sektor na recykláciu týchto batérií. Hlavným dôvodom je nedostatok adekvátneho množstva batérií na spracovanie, pretože uvedenie elektrických vozidiel na trh je relatívne nové a ich batérie ešte nie sú na konci svojej životnosti. Okrem toho, definícia konca životnosti je sama o sebe predmetom diskusie.

Vytvorenie odvetvia recyklácie, ktoré sa dokáže prispôsobiť vyvíjajúcim sa technológiám

Zriadenie recyklačného sektora bude vyžadovať aj ekonomický model, ktorý sa bude môcť prispôsobiť rôznym batériovým technológiám bez toho, aby bolo potrebné využívať veľké množstvo rôznych recyklačných procesov. Nakoniec treba poznamenať, že riešenie týchto problémov s environmentálnym vplyvom a recykláciou nie je jednoduché, pretože technológie ešte nedozreli a ich dlhodobá udržateľnosť ešte nie je zaručená. LIB sa vyvíjajú veľmi rýchlo, napríklad v súčasnosti sa navrhujú technológie lítiovo-kovových batérií, dokonca sme svedkami príchodu konkurenčných technológií bez lítia, ako je sodík-ión.

Zo všetkých týchto dôvodov sa musia naďalej skúmať environmentálne, ekonomické a sociálne vplyvy výroby a recyklácie batérií pre elektrické vozidlá a ich materiálov. Je nevyhnutné neustále vyvíjať miestny a legislatívny tlak na dosiahnutie transparentnosti výrobných procesov, aby sme mohli kvantifikovať ich dosah a identifikovať spôsoby, ako ho obmedziť. Nadchádzajúce európske výskumné programy sú tiež umiestnené v tejto oblasti vrátane environmentálneho rozmeru vývoja nových batérií.

Rozširovanie recyklačných závodov v Európe

Vzhľadom na potrebu, udržateľnosť a tiež ziskovosť priemyslu recyklácie batérií čoraz viac spoločností komercializuje nové procesy zberu, vybíjania a demontáže týchto batérií. V Európe je na čele tohto rozšírenia projektov recyklácie batérií továreň, ktorú chce SMS Group založiť spolu s austrálskou spoločnosťou Neometals. Volá sa Primobius a sľubuje efektívnu recykláciu lítiovo-iónových batérií.

Medzitým spoločnosti Solvay a Veolia pokračujú v rozvoji partnerstva v oblasti recyklácie batérií, ktoré sa začalo v septembri 2020, a oznámili založenie demonštračného závodu na recykláciu batérií. Švédsko oznámilo projekt nového závodu na recykláciu batérií s investíciou viac ako 24 miliónov eur v spolupráci so Stena Recycling, ktorý sa bude nachádzať v meste Halmstad. Zároveň v strednej Európe Volkswagen nedávno otvoril pilotný závod v Salzgitteri (Nemecko) a recyklačná spoločnosť Elemental Holding oznámila investíciu 182 miliónov eur do spracovania batérií a iných kovov v odpade v Poľsku. Spoločnosti Endesa a Urbaser oznámili, že Španielsko bude mať v roku 2023 vlastný závod na recykláciu batérií v Leóne. Projekt sľubuje spracovanie 8 000 ton batérií ročne.

Rovnako sa aj spoločnosť ZŤS VV v Dubnici nad Váhom pripravuje na výrobu modulov z batérií druhej životnosti (bližšie sa tejto technológii venujeme ďalej v texte). Tie bude dodávať do úložísk energie pre novostavby rodinných domov či iné stavebné objekty s ekologickým charakterom. Spoločnosť InoBat na Slovensku zakladá novú divíziu na recykláciu batérií. Zelené batérie plánujú nielen vyrábať, ale aj recyklovať na linke, vďaka ktorej budú opätovne využívať kritické kovy pri výrobe ďalších batérií aj pre elektrické vozidlá.

Okrem už spomínaných sú ohlásené ďalšie projekty na vytvorenie recyklačných závodov. Jedným z nich je Northvolt, ktorý má v úmysle spustiť továreň schopnú recyklovať 25 000 ton batérií ročne, a tiež továreň BASF v Nemecku, obe so zámerom spustiť prevádzku budúci rok.

Alternatíva k recyklácii

Ďalším trendom, ktorý sa objavil v dôsledku zvýšeného používania batérií, je možnosť renovácie batérií elektrických vozidiel na riešenie skladovania energie pre iné aplikácie, čo sa označuje batéria druhej životnosti. Ak sa totiž odhaduje životnosť batérie elektrického vozidla na približne 8 rokov, energia zostávajúca vnútri batériových článkov sa môže predĺžiť o 5 až 10 rokov v závislosti od aplikácie, v ktorej sa používa, až kým nedosiahne koniec životnosti.

V rámci iniciatívy skupiny Enel sa využilo 90 použitých batérií Nissan Leaf v zariadení na skladovanie energie v Melille. Energetická spoločnosť Powervault medzitým oznámila partnerstvo so spoločnosťou Renault s cieľom vybaviť domáce batériové systémy skladovania energie batériami z vyradených elektrických vozidiel. A nielen to, Španielsko bolo tiež priekopníkom v Európe, pretože na diaľnici spájajúcej Madrid a Valenciu nainštalovalo prvé nabíjačky poháňané batériami druhej životnosti.

Tak či onak, predpoklad je jasný. Treba nájsť riešenie na recykláciu približne 50 000 ton batérií, ktorých vyradenie sa očakáva od roku 2027. To je číslo, ktoré by sa mohlo dokonca znásobiť a v roku 2035 dosiahnuť 700 000 ton.

Zdroj

[1] Lithium Car Battery Recycling & the Rise of Electric Vehicles. rts. [online]. Publikované 7. 12. 2021. Citované 27. 9. 2022. 

[2] Battery recycling: the other big industry on European Horizon. CIC energieGUNE. [online]. Publikované 10. 11. 2022. Citované 27. 9. 2022. 

[3] Can electric vehicles batteries be recycled? The conversation. [online]. Publikované 21. 7. 2022. Citované 27. 9. 2022. 

[4] IN DEPTH: Recycling Li-ion Batteries – The Clean Energy Clean Up. Aclima. [online]. Publikované 23. 5. 2018. Citované 27. 9. 2022. 

[5] Batérie do elektromobilov budú ekologickejšie. InoBat Recycling zakladá na Slovensku recyklačné centrum. IPM Group. [online]. Publikované 24. 3. 2021. Citované 4. 10. 2022.