Återvinningens konst: elbilsbatterier
Litiumjonbatterier är toppmoderna strömkällor för elbilar och andra bärbara elektroniska enheter. Och eftersom vårt batteridrivna universum fortsätter att expandera snabbt, gör även frågorna kring hur man återvinner dem detsamma. Det handlar om mer än att bara återanvända material och komponenter. Olika metoder och människor är involverade i processen. Det är komplext, intressant och viktigt. Det är med andra ord en konst. Och som all konst är den gjord för att undersökas.
Processen för återvinning av moderna litiumjonbatterier är redan ganska avancerad och håller en relativt hög standard globalt. Med tanke på att EU:s återvinningsregler är de strängaste, tillämpar Polestar dem som baslinje. När vi konstruerar våra batterier för att uppfylla dessa bestämmelser förväntas alla länder följa samma standarder, oavsett lokala bestämmelser.
Lagstiftningen om uttjänta batterier är för närvarande under översyn i EU. De nya reglerna kommer att resultera i ett striktare batteridirektiv och säkerställa att batterier (på EU-marknaden) är hållbara och säkra under hela sin livscykel. Dessa regler förväntas träda i kraft 2023.
Detta sätter en viss välbehövlig press på tillverkare, producenter, importörer och distributörer av batterier, såväl som på konsumenter och återvinningsföretag. Fokus ligger på spårbarhet och transparens samtidigt som man fokuserar på att begränsa batterihanteringssystem (ett system som används för att hindra batteriet från att fungera utanför dess säkerhetsmarginaler). Detta kommer också att leda till en högre press på effektiv återvinningsteknik, materialåtervinning, insamling och användning av återvunnet material.
Men det är inte bara EU som utreder möjligheterna till nya policyer för batteriåtervinning. Kinas industriministerium har publicerat riktlinjer för återvinningsanläggningar för elfordonsbatterier. De publicerades 2018 och omfattar producentansvar (fordonstillverkarna) och en plattform för spårbarhetshantering. År 2021 infördes ytterligare policyer som inkluderade en femårsplan med fokus på livscykler för eldrivna transporter och cirkularitet, återanvändning av batterier, hantering av spårbarhet i hela livscykeln och ökat stöd för återvinningsnätverk, spårbarhet och återvinningsteknik.
I Nordamerika reglerar de federala, statliga och lokala myndigheterna avfallshantering och återvinning av litiumjonbatterier. Och även om regler för batterihantering har blivit vanligare, finns det inga specifika policyer som kräver återvinning av litiumjonbatterier. Detta innebär att enskilda stater eller orter kan fastställa sina egna riktlinjer för batteriavfall.
Innan någon återvinning kan ske måste batteriet avlägsnas från fordonet. När batteriet har tagits bort måste det laddas ur helt och göras säkert att hantera. Urladdning kan utföras genom olika metoder som termisk förbehandling, saltvattenbad och kontrollerad urladdning genom externa kretsar. Vid urladdning av ett batteri extraheras den återstående elen och skickas till elnätet eller används vid själva anläggningen, utan att något går till spillo.
Efter urladdning av batteriet sker demonteringen som är manuell. Det är här som alla olika komponenter som omger batteriet, såsom kablar, kontakter, kylsystem och så vidare, tas bort. Battericellerna blir då tillgängliga för mekanisk förbehandling som genomförs upprepade gånger för att finfördela batteriet. Vid finfördelningen skapas en pulverblandning som sedan siktas för att skapa det som kallas svart massa. Svart massa innehåller mineraler som kobolt, litium, mangan och nickel, som kan användas för framtida batterier när efter kemisk bearbetning.
Vid utvinning av mineraler genom pyrometallurgi placeras hela batteriet (eller ett demonterat batteri) i en ugn som är uppvärmd till 1 000 °C för att generera legeringar, skärsten och slagg som sedan kan bearbetas. En annan teknik som vanligtvis används för att extrahera mineraler är värmebehandling. Här värms batteriet upp till 100–500 °C, vilket ger väldigt få materialförluster och ökar uttaget av nickel, kobolt och mangan. Denna metod kan utföras både före och efter den mekaniska förbehandlingen. Slutligen finns det hydrometallurgi, som ofta utgör det sista steget. Genom denna metod kan rena ämnen extraheras genom tillsättning av olika lösningsmedel som sura lösningar.
Vissa företag gör bara den första fragmenteringen eller avelektrifieringen. Andra gör antingen pyrometallurgi, värmebehandling eller hydrometallurgi. Det är därför det är så många olika företag inblandade i återvinningen.
Många återvinningsföretag undersöker och investerar för närvarande i kombinationen av termisk och mekanisk behandling, eftersom den förutspås bli nästa genombrott inom batteriåtervinning. Dessa nya batteriregler kan också skapa ett dokument som ger insyn i batteriåtervinningsprocessen: ett batteripass. Passet blir i huvudsak ett sätt för alla demonterings- eller återvinningsföretag att se de exakta parametrarna för batteriet. Det är en digital återgivning av batteriets livslängd som inkluderar information om dess mineraler och var de kommer från och hur batteriet så småningom ska återvinnas.
På grund av elbilsbatteriers livslängd och att marknaden för elfordon är relativt ny, är avfallsströmmar från hemelektronik en viktig källa för batteriåtervinning. För närvarande samlas bara en liten del av det elektroniska avfallet som genereras varje år in och återvinns på rätt sätt. Batterierna i dessa enheter innehåller samma mineraler som elfordonsbatterier. Att återvinna de batterier som finns i gammal elektronik skulle inte bara vara bra för miljön. Det skulle också bidra med välbehövliga mineraler för tillverkningen av framtida batterier.
Som individer kan vi bidra till tillverkningen av framtida batterier genom att återvinna gamla. Och som bransch måste vi göra allt som står i vår makt för att göra återvinningsprocessen så hållbar och effektiv som möjligt.
Återvinningen av batterier är en konstform. En som vi alla kan uppskatta.
