إعادة تدوير البطاريات

إعادة تدوير البطاريات هي عملية تدوير تهدف إلى تجميع الفلزات السامة، النادرة، القيمة أو ذات قيمة اقتصادية وتوجد في هذه البطاريات مكونات أخرى خصوصاً الأحماض والبلاستك. كما تهدف هذه العملية إلى تقليل كمية البطاريات الموجودة في النفايات المنزلية (بالرغم من عملية الفرز) التي تتم في المكان والزمان المحدد وبالرغم من التحذيرات والشعارات التي تدعو لعدم إلقاء هذه الحجارة والبطاريات مع النفايات المنزلية. وتعد هذه البطاريات مصدراً من مصادر التلوث البيئي التي تحتوى على بعض المعادن الثقيلة والمنتجات الكيميائية تؤدي إلى تلوث التربة والمياه. وهذه العملية ملوثة وخطيرة جداً على الصحة والبيئة إذا لم تتم بطريقة تتلاءم مع الممارسات الجيدة لتدوير المعادن الغير حديدية. وقد أدى تطور المركبات الكهربائية والهجينة إلى زيادة البطاريات في الأسواق التجارية وعززت التحديات البيئية نهاية دورة الحياة لهذه البطاريات.
وكانت الكميات المعادة تصنيعها قليلة في عام 2009م وهذه الكميات يتم تجميعها بواسطة عدد كبير من العمال لكي يتم تدويرها دون ضمان تتبع هذا المنتج (هذه البطاريات يحتمل ان تكون محطمة مثل بطاريات الرصاص) ولإعادة التدوير أو تقدير القيمة لكل هذه المواد (الملوثة والغير ملوثة).وعلى غرار صناعة الإطارات الهوائية، سعى المصنعون للاستفادة من هذا المسار لعملية تدوير البطاريات المراقبة والأمنة، ولذلك اتجهوا لصناعة إعادة التدوير والتجميع واكدوا على امكانية أن يضمنوا تتبع عملية تجميع المنتج وإصدار شهادة إعادة تصنيع.
نظرياً، كل أنواع البطاريات يمكن أن يعاد تصنيعها مرة أخرى ويفترض أن يكون ذلك قانوناً وطنياً. إلا أننا نجد أن بعضاً منها يعاد تصنيعه أكثر من الأخر، ففي الولايات المتحدة الأمريكية لا يعيدون تصنيع بطاريات الرصاص الا بمقدار 90% من الأنواع الأخرى مثل البطاريات القلوية.بطاريات الشحن (نيكل كادمميوم),(هيدريد النيكل المعدني),(اليثيوم –أيون),(النيكل-زنك)حيث يمكن لكل هذه الأنواع إعادة تدويرها مرة أخرى.
أنواع البطاريات
بطاريات الرصاص
يشمل هذا النوع بطاريات السيارات، عربات الجولف، الهاتف المحمول، بطاريات فيرلا، الدراجات البخارية وكذلك بعض البطاريات التجارية.
تبدأ عملية تدوير هذه البطاريات بمرحلة طحنها وإبطال مفعول الأكسيد وفصل مادة البوليمر من الرصاص.وتستخدم المادة المجمعة والتي أعيد استخدامها في استعمالات عديدة والتي من بينها تصنيع بطاريات جديدة.
تقوم مدن عديدة بعملية إعادة تدوير بطاريات الرصاص وتوصى باستخدامها ومن هذه المدن بعض الولايات الأمريكية وبعض المقاطعات الكندية.
بطاريات أكسيد الفضة-الزنك
تستخدم هذه البطاريات بشكل أساسي في الساعات، الألعاب، المعدات الطبية وهذه البطاريات تحتوى على كميات قليلة من الزئبق
المخاطر
كل البطاريات تحتوى على مواد سامة وخطيرة
وعملية التدوير اليدوية هذه تعد مصدراً خطراً وعلى البيئة والصحة، وبالأخص عندما تتم عملية فك العناصر وتحليلها في الهواء الطلق.وأن العملية التصنيعة لإعادة التصنيع تتسبب في الإصابة بتسمم بالرصاص (المرض الذي قل كثير وكان بسبب الرصاص الموجود في البزين والذي يبقي واحداً من أمراض الفقر والطرد).
على سبيل المثال، في فرنسا، في جزيرة ريونيون، فحص معتاد بواسطة المعهد الصحي القديم سلط الضوء على حالة تسمم خطيره لطفل عام 2008-2009 في حي فقير في مقاطعة الميناء أدى حالة التسمم التي كانت في الجزيرة حالة استثنائية (حوالى 10 حالات، أصابت البالغين في أعوام 1980، وذلك نتيجة استخدامهم أوان تحتوي علي رصاص في طهى الطعام.فحص أخر أستهدف الجيران وتحليل للتربة قد تم بالقرب من إقامة الطفل وعملية بحث بيئي شمل الحي وأيضاً توعية العائلات المقيمة فيه (287 شخص يعيشون في 87 منزل) وتشجيع الأباء بالقيام بعملية فحص لأطفالهم الأقل من 6 سنوات وكذلك النساء الحوامل.وقد أظهرت النتائج أن سطح التربة قد تلوث في كل الحى (ما يعادل 5200 ملج/كج).
يوجد أكثر من 300 مرة من المواد الكيمائية في تربة الجزيرة العربية وظهرت 76 حالة جديد من التسمم بالرصاص نتيجة للفحص وتعدت 100 يج/ل (من إجمالي 148 كعينة فحص (51%).كل حالات الإصابة لأشخاص أقل من 15 سنه (عمر متوسط =5,6 سنوات). وكان متوسط الرصاص في الدم (196 يج/ل (102-392 يج/ل).هذا التلوث والمشكلة الصحية نشأت نتيجة لعملية التدوير العشوائية في الحي لبطاريات المركبات أو من الأنشطة الأخرى المنتشرة كعملية تجميع المعادن.
إجراءات للسيارات الكهربائية والسيارات الهجينه
مشكلات بيئية وسلامة الأشخاص
البطاريات ذات الطاقة والتي تزود السيارات الكهربائية والهجينة تم دراستها للرد على ما يتعلق بمعايير الأمان، وإلى حد أن هذه البطاريات موجودة في الأماكن المخصصة لها يقصد بها داخل العربة بما أن هذه السيارات لم تتلف أو ينتهي عمرها التشغيلي، ولا توجد أي مخاطر لها وفقاً لما أقره الُمصنع. غير أن استخراج هذه البطاريات من مكانها (لأستبدالها، أو لأعاده تدويرها أو نتيجة انتهاء عمر بطارية المركبة) يؤدي لأخطار في مجالات مختلفة:
-المجال البيئي: تحتوي كل بطاريه على محلول كهربائي ومواد صلبة والتي إذا لم يتم التقاطها بعناية فهي جديرة بأن تلوث البيئة؛ ولهذا السبب تجمع لإعادة تصنيعها.
الأنسان: هذه البطاريات مصممة لتقوم باستخدام كامل طاقتها وبشكل سريع عند تشغيل أي مركبه.حتى أن البطاريات التي لم تشحن ولم تستخدم لشهور عديدة تحتوي على جزء من الطاقة الكافية بأن تكهرب أي شخص إذا حركها دون أن يراعى الاحتياطات اللازمة.
التعليمات الأوروبية
بند البطارية 2066/66/س أي خصص في البند 28 أن (فيما يتعلق بالمسؤولية المنتجين لهذه البطاريات والمسؤولين عن جمعها وإنتاج لمنتجات أخرى مزودة بهذه البطاريات وكل هذه العوامل مسؤولة عن حركة النفايات لهذه البطاريات والأشخاص الذين يقومون بعملية التخزين ويقومون بطرحها في السوق.
ويوضح مبدأ المسؤولية الممتدة للمنتج أن أراد المصنع طرح المنتج مصنع في السوق، فيجب أن يؤكد على وجوده أو أنشائه بشكل فردي، ونظام التجميع يهدف إلى إعادة تدوير المنتج الذي أنهي دورة تشغيله وستصبح نفايات خطيرة وسامة.
ومن الناحية العلمية، فإن مصنع السيارة الذي يتمنى أن يروج سوقياً لعربة إليكترونية أو مهجنة في أوروبا يجب أن يؤكد على وجود إجراءات لعملية التجميع وإعادة التصنيع لمنتج جديد من البطاريات في السوق التجاري.
وتعتبر هذه البطاريات كمنتج صناعي خاضع لقوانين البيئة – بند أر 543-125 5 :"وتعتبر كحجارة أو مخُزن صناعي أو مُخزن للاستخدامات الصناعية أو المهنية أو كل أنواع المركبات الكهربائية.
كفاءة إعادة التدوير
البند 2006/66 س أي من البرلمان الأوروبي ومن المجلس في 6سبتمبر والمتعلق بالحجارة والمُخزن وأيضآ نفايات البطاريات (ألغاء البند 91/157/س يي يي) والذي حدد في الملحق الثالث (جزء ب) الحد الأدنى لكفاءة إعادة التدوير:
وحققت عمليات التدوير الحد الأدنى في عملية التدوير عبر المراحل التالية:
أ)عملية التدوير لأقل من 65 % من متوسط وزن الحجارة ومخزنات الرصاص والأسيد وشملت عملية التدوير محتوى الرصاص والذي تم بأسلوب فنى عالي متفادياً التكلفة الزائدة.
ب)عملية إعادة تدوير ل75 % من متوسط وزن الحجارة ومخزن النيكل والكادميوم، وشملت هذه العملية إعادة تدوير الكاديوم والتي تمت بتقنية عالية متفادياً التكلفة الزائدة
ج)عملية تدوير لأقل من 50% من وزن النفايات الأخرى للحجارة والمخزنات"
نجد أن البطاريات الموجودة في المركبات الهجينة والكهربائية من الجيل الجديد الذي يزود بالأخص سيارات تويوتا بيريوس، ب م دبليو أي 3 هي عبارة عن بطاريات من هيدريد النيكل المعدني أو من الثيوم أيون.وتدرج هذه الأنواع من البطاريات تحت فئة «نفايات أخرى للحجارة والمخزنات» في بند 2006/66/س أي.
ويعد القانون تجاه هذه البطاريات أكثر مرونه من بطاريات الرصاص أو النيكل –كادميوم وذلك لأن التكنولوجيا المستخدمه في هذه البطاريات أكثر حداثه وكان من الضروري أن نترك مهلة لكى تتماشى شركات إعادة التدوير مع طرق وأساليب التجميع وإعادة التدوير لكى تتوافق مع هذه البطاريات الجديدة.
أستثمرت في عام 2010-2013 بأكثر من 6.5 مليون يورو لزيادة مواقع معالجتها بزيادة 25% في أعمالها من الأستثمار كل عام في مجال النظافة والأمن والبيئة.
بفضل تعاون شركة أس ان أ أم مع مصنعي السيارات، في الأستثمارات المنفذة‘في البحث والتنمية منذ 2008 حيث تخطت الحد الأدنى المفروض طالما أن مستوى تدوير بطاريات هيدريد النيكل المعدني يستطيع أن يتجاوز ال 70 %. أما بطاريات اليثيوم أيون أقتربت من نسبة 70%.وتأتى هذه الفجوة من صحوة هذا الجيل من البطاريات والتنوع الكبير للمجموعات الكهروكيميائية (ليثيوم بوليمر،ليثيوم فوسفات الحديد، ليثيوم أر........ويعتبر هذا هو السبب التي من أجله أستمرت شركة أس أن أ أم في الأستثمار
درجات الوعى العام
منذ عام 2009 إلى عام 2014، فأن معدل بيع العربات المهجنة والكهربائية ازداد مع زيادة النفقات في الوقود والذي تزايد من قبل الدولة لكى تجعل أسطول السيارات المتحركة خالى من الكربون ونظيف عن طريق أختيار بعض السيارات.
وبمساعدة الدولة، فأن أعضاء مصنعى السيارات وشركة أس أن أ أم أعدوا مساهمات تهدف رفع الحد الأقصى لعملية إعادة التدوير البطاريات في مراحل عمرها المختلفة.
تصور اقتصادي
يتم أختبار هذه الخلايا لتحديد المشاكل المحتملة التي يمكن مقابلاتها أثناء إعادة تدوير البطاريات.ويراعى الدقة في ذلك، فنجد أن لو مسمار بسيط غير مطابق للمواصفات أوغير مشدود بأحكام فذلك يؤدى إلى مشاكل مرتبطة بسلامة الأشخاص القائمون على عملية التدوير.
نفايات الإنتاج
تحتوى هذه النفايات على معادن ثقيلة محللة ومعالجة ناتجة من عملية التصنيع لهذه البطاريات.ويتعلق هذا بشكل أساسي بالأتربة والغبار الناتج من عملية التصفية أو الحمأة من محطة تنظيف المنشآت والمرافق.
الضمان
يتم أستبدال البطاريات التالفة أثناء فترة ضمان السيارة. وبالاستفادة من الخبرات السابقة، قررت شركة تويوتا في عام 2013 أن تمد فترة ضمان البطارية لمدة عشر سنوات بدلاً من خمس سنوات كما في السابق ولمسافة 175.000 كيلو متر.
المركبات المصدمة (التي تعرضت لحادث)
بعض السيارات التي تصدمت أثناء الحادث (بالأخص الحريق) تكون مدمرة أو تعتبر من الناحية الاقتصادية لا يمكن تصليحها.ووفقاً للحالة الثانية فيتم تجميع هذه البطاريات من مكان الحادث أو من مراكز التعامل مع السيارت التي أنتهى استعمالها.
نهاية عمر التشغيل
حالياً يوجد سعي لإطالة عمر البطاريات الموجودة في المركبات المهجنة والكهربائية وتكون نفس المدة الزمنية للتشغيل للبطارية والسيارة.إلا أن مدة تشغيل البطارية تقل وفقآ لاستخدام المركبة، الظروف المناخية، طرق الشحن المتبعة..... وعند انتهاء فترة تشغيل المركبة فيجب أن تستخرج هذه البطاريات من خلال مراكز مرخصة لذلك ثم تجمع ويعاد تدويرها.
إرادة مصنعى السيارات
فعلى غرار مصنعي الإطارات الهوائية بواسطة أليابير، طالب مصنعي السيارات الاستفادة من هذا المنهج المحدد، المتبع والمضمون في عملية تدوير بطاريات مركباتهم.ويلبي المسار المتبع في شركة أس أن أ أم هذه المقتضيات.حيث واجه مصنعي السيارات اليابانية تويوتا وهوندا الرواد في هذا المجال كميات كبيرة من البطاريات التي أنتهى عمرها التشغيلي لإعادة تدويرها نسبة للعدد المطروح في السوق من هذه السيارات المهجنة في مطلع عام 2000 في أوروبا والنجاح الذي حظوا به.
حتى عام 2009 كميات أيضاً منخفضة من البطاريات المنتهى عمرها التشغيلى والتي كانت تجمع عن طريق عمال كثيرين من أجل عملية التدوير هذه.مع أن عملية التتبع هذه قد تكون ناقصة لأن هذه البطاريات قد تتشابه مع مع البطاريات «الصناعية» أو «السيارات» عديدة والتي بعضها قد يتحطم مثل بطاريات الرصاص. منذ 2008، ومن جانب الفرع الفرنسي، فأن شركة تويوتا أسهمت بنشاط في أنشاء مسار مخصص وتتبع الأثر لهذه البطارية في نهاية عمر التشغيل وكذلك شهادة إعادة تدوير تصدر بواسطة شركة مخصصة لذلك.
بعد عامين من إراء الاختبار الذي قام به مهندسين يابانيين، قامت شركة تويوتا فرنسا باختيار شركة أس أ أ أم عام 2010 لكي تؤمن عملية التجميع، التدوير وتتبع البطاريات في نهاية عمرها التشغيلي.وبناءً على ذلك قررت شركة تويوتا موتو أوروبا في عام 2011 من تطبيق منهج أس أن أ أم في كل أوروبا وبعد ذلك أتبع مصنعي شركات (بيو، سيترون، هوندا، فولكس فاجن، أودي، سيات، سكودا، بي أم دبليو) منهج أس أن أ أم والذي أصبح أول منهج أوروبي لعملية التجميع، التتبع وإعادة تصنيع البطاريات الصناعية للمركبات الهجين والكهربائية.
إجراءات عملية التدوير
إن الاستثمارات التي تمت بواسطة أس أن أ أم أتاحت الاستخدام الأمثل لخطوات تجميع العناصر ذات القيمة العالية الموجودة في هذه البطاريات. وأدى ذلك لظهور «بروميته» (إجراء عملية التدوير الجيدة الألية الحرارية المعالجة بالسوائل للعناصر الكهربائية) حيث تجمع هذه العملية المبادئ الأساسية للتكنولوجيا في عملية إعادة التدوير، مع ضبط التكلفة. وهذه العمليات الألية (ألة السحق، أجهزة قياس الكثافة، أجهزة الفصل المغناطيسي) تؤمن عملية السحق، الغربلة إلى جزيئات أكثر دقة مع عملية فصل المعادن.
الخطوات الحرارية (أفران التحليل الحرارى، التقطير والانصهار) تتلف المواد العضوية، مع أمتصاص الملوثات التي تحتوى على خلايا، مع فصل المعادن تبعاً لدرجة حرارة الانصهار. ترسل السبائك إلى فرن الانصهار، ومعالجة السوائل هي المرحلة النهائية التي تسمح بتجميع، تنقية الجزئيات الدقيقة لجزئيات مثل الكوبلت، اليثيوم أو فلزات التربة النادرة.س
خطوات تحسين عمليات تدوير البطاريات
الاستخدام الثاني
ويهدف المصنعين هنا إلى إطالة مدة عمر البطاريات بالشراكة مع مصنعى السيارات.إلا أن تقادم عمر الخلايا يجعل البطاريات تنتهى ولم يعد تخزينها للطاقة كافي بالنسبة للموصل.
ويمكن لهذه الخلايا أن تستخدم في تطبيقات أخرى أقل أستهلاكاً للطاقة أثناء«الأستخدام الثاني» لها والذي يسمح بأكبر فترة تأجيل ممكنه لعملية إعادة التدوير النهائية، يقصد بها العودة إلى المواد الأولية
هذا يسمح بالحد من التلوث الناتج من عملية التصنيع، النقل (البطاريات المصنعة بشكل أساسي في أسيا) وعمليات المعالجة المتعددة النهائية لهذه البطاريات.
انظر أيضا
مقارنة بين أنواع البطاريات التجارية
مصادر
بطاريات قابلة لإعادة الشحن
تدوير النفايات