Facultatea de Electrotehnica
RECICLAREA ENERGIEI
BATERIILOR
Coordonator: Prof. univ. Al. I. MOREGA
Student: CONSTANTIN Sorin George
Grupa: 131IE
Cuprins :
1. Efectul toxic asupra mediului a bateriilor uzate
2. Managementul materialelor
3. Tehnologii de reciclare
4. Costul detoxificarii
5. Proiecte viitoare
6. Bibliografie
1. Efectul toxic asupra mediului al bateriilor uzate
Electricitatea “portabila” a
devenit astazi o parte a vietii cotidiene. Bateriile alimenteaza multe din aparatele
ce functioneaza pe baza electricitatii, cum ar fi telefoanele, calculatoarele,
radiourile, casetofoanele, si chiar automobilele electrice. Dar dupa ce au fost
consumate si aruncate, ele reprezinta un real pericol asupra mediului
inconjurator.
Bateriile sunt clasificate
in general in: baterii de unica folosinta si baterii care pot fi reincarcate de
mai multe ori, acestea din urma avand de obicei o cautare mai mare.
In intreaga lume, sute de milioane de baterii mari
si miliarde de baterii mici continand tone de metale toxice si periculoase sunt
produse si utilizate in fiecare an. Pana de curand, majoritatea erau pur si
simplu aruncate. Chiar si astazi, in multe locuri sunt reciclate doar cele ce
contin materiale valoroase cum ar fi nichelul si cadmiul.
2. Managementul materialelor
Intrucat cererea de baterii
a crescut de-a lungul timpului in intreaga lume, riscurile poluarii au crescut
si ele, de aceea si metodele de reciclare au trebuit sa fie imbunatatite in mod
continuu. Aceasta se realizeaza printre altele atat prin folosirea de catre
fabricantii bateriilor a unor materiale usor reciclabile, cat si cu ajutorul
consumatorilor, care se dispenseaza de bateriile uzate in locuri special
amenajate in acest scop, pentru a nu fi amestecate cu alte obiecte.
Necesitatea reciclarii
bateriilor variaza de la o tara la alta, existand insa o tendinta sigura catre
un control mai strict al reciclarii. De exemplu, Uniunea Europeana a dat o
directiva prin care este necesara reciclarea a cel putin 75% din bateriile folosite
de catre consumatorii particulari si
cel putin 95% din cele folosite de consumatorii industriali. Masuri similare au
fost luate si de alte tari, cum ar fi Statele Unite, Japonia, etc.
Raporturile privind ratele
de reciclare pot fi foarte usor interpretate gresit. Fractia de material
efectiv reciclata se compune din 3 factori: fractia de baterii vandute care
sunt returnate, fractia de material recuperabil din fiecare baterie in parte,
si fractia de material efectiv recuperat.
In final se ajunge la o recuperare
efectiva de aproximativ 54% din masa totala a bateriei, foarte rar putandu-se
recicla intreaga baterie.
Bateriile consumate nu mai
sunt ceea ce au fost la inceput. Folosirea lor le schimba atat din punct de
vedere fizic, cat si chimic. Electrozii, de exemplu se pot deforma si coroda
astfel incat un circuit electric nu mai poate avea loc, iar reactiile chimice
pot sa nu fie complet reversibile dupa reincarcare.
In consecinta, componentele
bateriei nu pot fi reutilizate in mod direct, avand nevoie de o prelucrare
speciala inainte de a fi reciclate si transformate in baterii noi, sau folosite
in alte scopuri.
Reciclarea bateriilor
presupune mai multe operatii distincte:
·
colectarea
bateriilor uzate
·
sortarea
lor in functie de continut
·
recuperarea
materialului reciclabil
·
purificarea
materialului reciclabil
·
aruncarea
partilor nereciclabile
Trebuie mentionat ca
sortarea bateriilor in functie de alcatuirea lor este foarte importanta,
intrucat sunt folosite procedee industriale diferite pentru extragerea materialului
din fiecare tip de baterie in parte.
3. Tehnologii de reciclare
Exista mai multe metode de
reciclare a componentelor bateriilor. Metalele sunt recuperate prin
pirometalurgie, care foloseste temperaturi foarte ridicate. O alta tehnologie
este hidrometalurgia, care foloseste extractia apei de obicei la presiuni si
temperaturi normale, si electrometalurgia, care foloseste electricitatea.
De exemplu, plumbul este recuperat prin prima
metoda, adica prin pirometalurgie, la fel si nichelul si cadmiul, care prin
incalzire la o anumita temperatura si diverse procese termice sunt rafinate si
apoi reutilizate. In S.U.A., singurul consortiu care se ocupa cu reciclarea
nichelului si cadmiului este Inmetco, care in 1994 a reciclat peste 2100 tone
de baterii pe baza de nichel-cadmium, iar in 1996 a recuperat aproximativ 36 de
tone de cadmium rafinat pe o perioada de 5 luni, cu o rata anuala de
aproximativ 90 de tone de cadmium reciclat. Procesul general de reciclare a
bateriilor pe baza de Ni-Cd la Imetco se bazeaza pe separarea componentelor in
doua fluxuri de operatii distincte:la bateriile mari, cantarind mai multe
kilograme, separarea se face manual, iar bateriile mici sunt trimise la un
oxidator termal, unde ambalajele de plastic sunt arse, iar energia degajata
este folosita apoi in recuperarea cadmiului si nichelului.
Bateriile
nu sunt reciclate in intregime, ci separat, pe componente: electrozii,
electrolitul, separatorii si carcasa. Reciclarea este diferita pentru fiecare
componenta in parte. Electrozii de metal sunt cel mai mult reciclati, carcasele
de metal sunt reciclate intr-o masura mult mai mare decat cele de plastic.
Electrolitii pot fi refolositi ca agenti, dar in majoritatea cazurilor sunt
folositi in alte scopuri.
Plumbul este materialul cel mai mult reutilizat,
urmat de cadmium, si apoi de celelate materiale.
In
schema urmatoare sunt prezentate sintetic principalele etape in reciclarea
plumbului, nichelului si cadmiului:
4. Costurile detoxificarii
Preocuparea pentru mediul
inconjurator are un pret al ei. Nici reciclarea nici aruncarea materialelor
nefolositoare nu sunt niste operatii ieftine. De exemplu, o baterie auto
obisnuita cantarind 18 kilograme poate aduce dupa reciclare aproximativ 2
dolari. Corporatia Americana pentru Reciclarea Bateriilor a estimat costurile
colectarii si reciclarii bateriilor pe baza de nichel si cadmium in 1996 la
aproximativ 5,5 milioane de dolari, adica 1% din vanzarile de nichel si
cadmium. La un nivel de reciclare mai mare de 2,25 milioane de kilograme in
1996, inseamna aproximativ 2,20 dolari per kilogram, adica acelasi cost ca si
in cazul in care materialele ar fi aruncate.
In Franta, pretul este asemanator, 3,20 dolari per kilogram iar
doi ani mai tarziu, Elvetia a anuntat un pret de 6,60 dolari per kilogram.
O corecta si buna dispensare
a bateriilor nu aduce beneficii banesti directe, multi consumatori gasind mai
comoda si mai ieftina calea aruncarii lor in tomberoanele publice sau in alte
locuri decat cele special amenajate in scopul reutilizarii lor. Costurile
aferente dispensarii bateriilor trebuie sa constituie o prioritate pentru
corporatiile si organizatiile insarcinate cu reciclarea acestor produse.
5. Proiecte viitoare
Intr-un studiu facut in New
York in 1992 a fost definita o baterie ideala ca una care: nu are componente
toxice, nu are nevoie sa fie aruncata sau este usor reciclabila, poate fi
manevrata si transportata in siguranta, si are un nivel superior de performanta
pentru fiecare aplicatie specifica in parte.
Reciclarea, care astazi este
o realitate, va deveni cu certitudine din ce in ce mai importanta, avand in
vedere faptul ca resursele din scoarta terestra sunt limitate.
Responsabilitatea reciclarii
materialelor se extinde in mod inevitabil si asupra altor produse electronice,
nu doar a bateriilor, asa cum se intampla deja in Germania.
Avand in vedere toxicitatea
cadmiului, substanta recunoscuta in statul California ca producatoare de
cancer, se fac eforturi pentru restrangerea folosirii lui doar acolo unde este
neaparat necesara.
Pana acum, piata de
desfacere a metalului a fost destul de stabila, avand in vedere faptul ca alte
utilizari au scazut in timp ce productia de nichel si cadmium a crescut foarte
mult. Intrucat celelalte utilizari sunt eliminate, cadmiumul ar putea deveni
foarte greu de procurat, de aceea, pentru evitarea acestei probleme este
neaparat necesara reciclarea lui intr-un procent cat mai mare.
Preocuparea pentru mediul
inconjurator nu trebuie neglijata, de aceea se poate lua in calcul si alegerea
altor forme de energie decat cea a bateriilor, care prin natura lor sa fie mai
putin sau deloc nocive, toate acestea constituind o problema actuala si
viitoare de o importanta extrema pentru intreaga omenire.
6. Bibliografie
·
Revista
“Spectrum” din luna februarie 1998 (The Institute Of Electrical And Electronics
Engineers, Inc.) http://www.spectrum.ieee.org
·
Adrese
diverse de pe Internet:
http://www.alt-energy.com/catalog/batteries.html
http://www.envirosystemsinc.com