فرادرسباتری ها چرا و چگونه بازیافت می شوند؟
باتری ها در زمره پرمصرف‌ترین محصولات جهان هستند. روزانه میلیون‌ها قطعه باتری در وسایل مختلف استفاده می‌شود، اما میزان کاربرد بالای باتری‌ها و ماهیت شیمیایی آن‌ها مخاطرات زیادی به همراه دارد: تجزیه آرام باتری در طبیعت و حجم بالای اشغال شده توسط آن‌ها از جمله این خطرات محسوب می‌شوند.
مهم‌ترین مسئله‌ای که در مورد باتری با آن مواجه هستیم، حضور فلزات سنگین در آن‌هاست که باعث آلودگی خاک، آب و هوا می‌شوند. برای مثال کادمیُم را در نظر بگیرید؛ فلزی سنگین که در ساخت باتری‌ها به وفور استفاده می‌شود. هنگامیکه باتری در محیط تجزیه می‌شود، این فلز وارد خاک شده و از این طریق به محصولات کشاورزی راه می‌یابد. مصرف طولانی مدت محصولات آلوده به کادمیُم سبب بروز بیماری‌های کلیه، کبد، اختلال در سوخت‌وساز بدن و پوکی استخوان می‌شود.
ورود آلاینده‌های موجود در باتری به منابع آبی نیز روی چرخه زندگی آبزیان تأثیر بسیار منفی می‌گذارد. همچنین اگر باتری‌ها به همراه زباله‌های خانگی سوزانده شوند، سوختن فلزات موجود در آن‌ها باعث آلودگی هوا می‌شود.
بازیافت باتری به جز در امان نگه داشتن محیط‌زیست از خطرات آن، منابع غنی از فلزات با ارزش را در اختیار صنعت قرار می‌دهد؛ فلزاتی که استخراج آن‌ها از معادن هزینه بسیار بالایی را به واحدهای تولیدی تحمیل می‌کند. این عامل در کنار عامل نخست سبب می‌شود بازیافت باتری‌ها از اهمیت فوق‌العاده بالایی برخوردار باشد. در ادامه، با نحوه بازیافت سه دسته اصلی باتری‌ها، یعنی باتری‌های خشک یکبار مصرف، باتری‌های خشک قابل شارژ و باتری‌های تر آشنا خواهیم شد.
باتری خشک یکبار مصرف (Disposable Dry-Cell Batteries)
باتری‌های خشک یکبار مصرف خانواده گسترده‌ای هستند که مهم‌ترین اعضای این خانواده عبارت‌اند از:
- باتری‌های روی-کربن (Zinc-Carbon) و روی-کلراید (Zinc-Chloride): در لوازمی استفاده می‌شوند که نیاز به انرژی کمی دارند، مانند ساعت و رادیو.
- باتری آلکالاین (قلیایی/Alkaline): در وسایلی همانند دستگاه‌های پخش موسیقی، چراغ قوه و اسباب‌بازی‌ها که نیاز به انرژی و توان بیشتری دارند استفاده می‌شوند. در مقایسه با گروه نخست، این باتری‌ها عمر بیشتری دارند و از آن‌ها مواد سنگین و خطرناک کمتری به محیط‌زیست نشت می‌کند.
- باتری‌های ساعت (Button Cells): از جیوه، نقره، لیتیُم یا دیگر فلزات سنگین ارزشمند تشکیل‌شده‌اند و در سمعک‌ها، ضربان‌سازها یا وسایل عکاسی استفاده می‌شوند.
- باتری‌های ساعتی روی-هوا (Zinc–Air): می‌توانند جایگزین باتری‌های دکمه‌ای اکسید جیوه باشند. از آن‌ها در سمعک‌ها و پیجرهای رادیویی استفاده می‌شود.
- باتری‌های ساعتی اکسید نقره (Silver-Oxide): از دسته باتری‌های آلکالاین هستند که در ساعت‌ها و ماشین حساب استفاده می‌شوند.
- باتری‌های ساعتی لیتیُمی (Lithium): در ساعت‌ها و لوازم عکاسی استفاده می‌شوند.
بازیافت باتری‌های یکبار مصرف
ابتدا باتری‌ها را برحسب محتویات شیمیایی‌شان جدا می‌کنند. باتری‌های روی-کربن و آلکالاین منگنز به روش‌های فلزکاری آبی (هیدرومتالورژیک) و فلزکاری حرارتی (پیزومتالورژیک) برای جداسازی روی، استیل و ترکیبات آهن-منگنز بازیابی می‌شوند. باتری‌های ساعتی پس از بازیافت، فلزاتی همچون جیوه، روی، فولاد و نقره (در حالت اکسید) به جای می‌گذارند.
باتری‌های خشک قابل شارژ (Rechargeable Dry-Cell Batteries)
فناوری باتری‌های قابل شارژ به سرعت در حال توسعه و استفاده از آن‌ها در لوازم مصرفی الکترونیکی به شدت رو به افزایش است. این باتری‌ها اگرچه عمری طولانی دارند، اما با وجود این در نهایت باید وارد چرخه بازیافت شوند. مهم‌ترین انواع باتری‌های قابل شارژ عبارت‌اند از:
- باتری‌های نیکل-کادمیُم (NiCd): در وسایل بی‌سیم، لوازم آزمایشگاهی پزشکی و سامانه‌های هشداردهنده مورد استفاده قرار می‌گیرند. اتحادیه اروپا استفاده از باتری‌های نیکل-کادمیُم را برای کاربردهای دیگر ممنوع کرده است، زیرا کادمیُم برای سلامتی انسان مضر است و جایگزین‌های مناسب دیگری برای این نوع باتری وجود دارد.
- باتری‌های نیکل-فلزی (NiMH): برای محیط زیست کمترین خطر را دارند و می‌توانند به عنوان جایگزینی برای باتری‌های NiCd استفاده شوند و علاوه بر آن عمر بیشتری نیز دارند.
- باتری‌های یون-لیتیُم (Li-ion): توانایی ذخیره انرژی بیشتری نسبت به باتری‌های نیکل-کادمیُم و نیکل-فلزی دارند. از این نوع باتری‌ها در دوربین‌ها، لپ‌تاپ‌ها و موبایل‌ها استفاده می‌شود.
بازیافت باتری‌ها قابل شارژ
وقتی این نوع باتری‌ها به پایان عمر خود می‌رسند، باید بازیافت شوند. باتری‌های نیکل-فلزی با استفاده از روش‌های مکانیکی بازیافت می‌شوند. پلاستیک، هیدروژن و نیکل در یک محفظه مکش (برای جلوگیری از فرار هیدروژن) از یکدیگر جدا می‌شوند. فرآورده این فرایند دارای مقدار زیادی نیکل است که می‌تواند در ساخت فولاد ضدزنگ استفاده شود.
باتری‌های نیکل-کادمیُم با استفاده از فرایند فلزکاری حرارتی بازیافت می‌شوند. کادمیُم استخراج‌شده از این فرایند خلوصی به اندازه ۹۹.۹ درصد دارد که می‌تواند در ساخت دوباره باتری‌ها مورد استفاده قرار گیرد. آهن و نیکل آن نیز در ساخت فولاد به کار می‌روند.
باتری‌های یون-لیتیُم به روش تجزیه حرارتی (پیرولیز) که هدف از آن بازیافت بیشترین مقدار کبالت، آهن و مس است بازیابی می‌شوند. مابقی محصولات به دست آمده از این فرایند در صنایع ذوب آهن، کارخانه‌های سیمان و راه‌سازی به کار می‌روند.
باتری‌های تر (Wet-Cell Batteries)
کاربرد اصلی این نوع باتری‌ها در وسایل نقلیه همانند خودرو و همچنین وسایل ذخیره‌ساز انرژی است. متداول‌ترین نوع باتری‌های تر شامل باتری‌های سربی-اسیدی هستند. از انواع دیگر این باتری‌ها، باتری‌های حاوی اسید سولفوریک است که علاوه بر ضرر بالا برای طبیعت، کار کردن با آن‌ها نیز خطرات خاص خود را دارد.
بازیافت باتری‌های تر
این نوع باتری‌ها به‌طور گسترده‌ای در سراسر دنیا بازیافت می‌شوند. اگرچه در ایران واحدهای انگشت‌شماری در زمینه بازیافت باتری‌های تر فعالیت می‌کنند، اما بازیافت این باتری‌ها سال‌هاست که در اروپا انجام می‌شود؛ نرخ بازیافت این باتری‌ها در اتحادیه اروپا حدود ۹۰ درصد است.
سرب، پلاستیک (عموماً پلی‌پروپیلن) و اسید پیش از بازیافت از هم جدا می‌شوند. سرب تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرد و برای ساخت باتری‌های نو دوباره استفاده می‌شود. پلاستیک‌ها پس از شستشو و اضافه کردن برخی مواد، به ریزدانه (گرانول) کهنه تبدیل می‌شوند. اسیدها نیز پس از خالص‌سازی به چرخه مصرف باز می‌گردند.
چه موادی بازیابی می‌شوند؟
همان‌طور که اشاره شد، بازیافت باتری‌ها منجر به تولید مواد خام متنوعی می‌شود که هم در تولید دوباره باتری‌ها و هم در صنایع دیگر کاربرد دارند. مهم‌ترین موادی که از بازیافت باتری به دست می‌آیند عبارت هستند از:
- افشره فرومنگنز (Ferro-Mangenese Concentrate) که از باتری‌ها بازیافت می‌شود، خلوص بسیار بالایی دارد و می‌تواند در تولید فولاد استفاده شود. یک تن از این محصول می‌تواند جایگزین سه تن سنگ آهن حاوی منگنز باشد. به همین دلیل میزان قابل توجهی از انرژی که برای استخراج سنگ آهن استفاده می‌شود، صرفه‌جویی می‌شود.
- افشره روی (Zinc Concentrate) که شامل حداقل چهل درصد روی است، برای صنایع ذوب آهن و الکترولیز استفاده می‌شود.
- جیوه خالص حاصل از باتری می‌تواند در لامپ‌های فلورسنت مورد استفاده قرار گیرد.
- نقره احیا شده در جواهرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- نیکل بازیابی شده می‌تواند در ساخت فولاد ضد زنگ مورد استفاده قرار بگیرد.
- سرب در ساخت دوباره باتری‌ها کاربرد دارد.
- کادمیُم در ساخت دوباره باتری‌ها کاربرد دارد.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
اطلاعات کامل و دقیق نیست مثلا وقتی ما یک باطری شارژ ی گوشی موبایل را باز کردیم روکش آن انگار آلومینیم بود و درون آن یک ورق بسیار نازک مس و یک ورق بسیار نازک سفید رنگ دیگر وجود داشت که برای ما قابل تشخیص نبود که آن فلز سفید رنگ چه فلزی هست حتی جذب آهنربا هم نشد که ما آن را نیکل تصور کنیم ولی شما از وجود مس و اینکه آن فلز دیگر چیست هیچ اطلاعاتی ننوشتید؟