Η παρούσα εργασία αναφέρεται στις σύγχρονες εξελίξεις στην ανακύκλωση των μπαταριών. Η ανακύκλωση αφορά όλους τους τύπους των μπαταριών, διότι παρά το μικρότερο ή το μεγαλύτερο κόστος και το βαθμό δυσκολίας, που απαιτείται για την εκάστοτε διαδικασία ανακύκλωσης, όλοι οι συσσωρευτές μπορούν να ανακυκλωθούν. Με την ανακύκλωση των συσσωρευτών αποφεύγεται η απόρριψή τους σε χώρους υγειονομικής ταφής ή η αποτέφρωσή τους, καθώς και η αύξηση της ρύπανσης του περιβάλλοντος. Στην καθημερινότητά μας, οι περισσότεροι άνθρωποι το μόνο που γνωρίζουν για την ανακύκλωση των μπαταριών είναι η συγκέντρωσή τους σε συγκεκριμένα σημεία και η μετέπειτα συλλογή και μεταφορά τους σε ειδικές εγκαταστάσεις. Ωστόσο η διαδικασία της ανακύκλωσης δεν είναι απλά η συγκέντρωση των συσσωρευτών σε συγκεκριμένες μονάδες, προκειμένου να αποφευχθεί η απόρριψή τους. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει την επεξεργασία των συσσωρευτών, το διαχωρισμό των υλικών και με τις κατάλληλες μεθόδους την ανάκτησή τους με σκοπό τη μετέπειτα επαναχρησιμοποίησή τους είτε για τη δημιουργία νέων μπαταριών, είτε για την παραγωγή άλλων προϊόντων από μεγάλες βιομηχανίες. Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται, διαχωρίζονται στις πυρομεταλλουργικές, όπου απαιτούνται υψηλές θερμοκρασίες και λαμβάνουν χώρα σε υψικαμίνους και στις υδρομεταλλουργικές, οι οποίες εφαρμόζονται σε συνδυασμό με ορισμένες φυσικοχημικές διεργασίες. Με τη συμβολή των παραπάνω μεθόδων στις πρωτογενείς μπαταρίες μελετήθηκαν οι αλκαλικές μπαταρίες μαγγανίου και αυτές του ψευδαργύρου-άνθρακα βάσει των εξελίξεων των τελευταίων 5 ετών, επικεντρώνοντας στην ανάκτηση υλικών, όπως του Zn και στην επαναχρησιμοποίησή του. Η ανάκτηση του Zn μέσω πυρόλυσης έφτασε το ποσοστό 99,8%. Στη συνέχεια έγινε εκτενέστερη μελέτη στις δευτερογενείς μπαταρίες, λόγω των πολλών βαρέων μετάλλων που περιέχουν και αποτελούν μεγάλο κίνδυνο για τους ζώντες οργανισμούς. Στις μπαταρίες Li-ion επιτυγχάνεται υψηλή ανάκτηση των μετάλλων κυρίως με εκχύλιση με οργανικά οξέα, όπως το τρυγικό οξύ με το οποίο επιτυγχάνεται ανάκτηση σε ποσοστά 99,31% Mn, 99,07% Li, 98,64% Co και 99,31% Ni. Η ανάκτηση οδηγεί σε επαναχρησιμοποίηση υλικών, όπως αυτή του προλιθιομένου γραφίτη στις ανόδους νέων μπαταριών. Στις μπαταρίες Ni-Cd επιτυγχάνεται η ανάκτηση, τόσο του Ni, όσο και του Cd, ενώ στις μπαταρίες Ni-MH επιτυγχάνεται η ανάκτηση πολλών μετάλλων, μεταξύ των οποίων και σπάνιων γαιών. Πάντα όμως μεταξύ των δευτερογενών μπαταριών ξεχωρίζει η μπαταρία μολύβδου-οξέος, διότι είναι υγρού στοιχείου και κατέχει μεγάλο ποσοστό στην αγορά των μπαταριών. Στη συγκεκριμένη μπαταρία θεωρείται σημαντική η μελέτη της ανάκτησης του Pb, καθώς και η επαναχρησιμοποίησή του, διότι η μπαταρία μολύβδου-οξέος είναι η μοναδική μπαταρία, η οποία μπορεί να ανακυκλωθεί και να ανακτηθεί σε εγκαταστάσεις που εδρεύουν στην Ελλάδα. Τέλος, στόχος της συγκεκριμένης εργασίας ήταν και η ανάδειξη των προβλημάτων που επικρατούν στον τομέα της ανακύκλωσης σε διάφορες χώρες ανά τον κόσμο, ανάλογα με την τεχνολογία και την τεχνογνωσία που υπάρχει σε κάθε μια.
This thesis discusses modern developments in battery recycling. Recycling applies to all types of batteries because, despite the lower or the higher cost and degree of difficulty required for the recycling process, all batteries can be recycled. Recycling of batteries avoids discarding them in landfills or burning them, as well as increasing environmental pollution. In our daily routine, most people only know about the recycling of batteries, their concentration at specific locations and their subsequent collection and transportation in special facilities. However, the recycling process is not simply the concentration of accumulators in specific units in order to avoid disposal. This procedure includes the processing of accumulators, the separation of materials and with the use of appropriate methods their recovery for subsequent reuse either for the production of new batteries, or other products by major industries. The methods that are used are separated into pyrometallurgical, where high temperatures are required and take place in blast furnaces and hydrometallurgical, which are applied in conjunction with certain physicochemical processes. The use of the above methods has been studied for primary, alkaline manganese and zinc-carbon batteries based on developments of the last 5 years, focusing on the recovery of metals such as Zn and its reuse. The recovery of Zn through pyrolysis reached 99.8%. Then, a more extensive study carried out on secondary batteries because of the number of heavy metals they contain and the great risk they have for living organisms. For Li-ion batteries high recovery of metals is achieved through leaching with organic acids, such as tartaric, reaching 99.31% for Mn, 99.07% for Li, 98.64% for Co and 99.31% for Ni. Recovery leads to reuse of materials, such as that of pre-lithiated graphite in new battery anodes. Ni-Cd batteries enable the recovery of both Ni and Cd, while Ni-MH batteries can be treated for the recovery of many metals, including rare earths. However, among secondary batteries, the lead-acid battery is considered important because it is a liquid cell battery and holds a large share in the battery market. For this particular battery, it is important to study the recovery of Pb, as well as its reuse, because the lead-acid battery is the only battery, which can be recycled and recovered in facilities operating in Greece. Finally, the aim of this thesis was to highlight the recycling problems in different countries, depending on the technology and know-how that prevails in each one.
Σύγχρονες εξελίξεις στην ανακύκλωση μπαταριών