Kierrättämisen taide: sähköautojen akut
Litiumioniakut ovat uusimman teknologian mukaisia virtalähteitä, joita käytetään sähköautoissa ja muissa kannettavissa elektroniikkalaitteissa. Samalla kun akkujen käyttö lisääntyy ripeällä tahdilla, myös niiden kierrätystä koskevat kysymykset nousevat yhä enemmän pinnalle. Kyse on muustakin kuin materiaalien ja komponenttien uudelleenkäytöstä, sillä prosessiin kuuluu monenlaisia menetelmiä ja osapuolia. Prosessi on monimutkainen, kiinnostava ja tärkeä. Se on toisin sanoen taidetta. Ja kuten kaikki taide, se on tehty tutkittavaksi.
Nykyaikaisen litiumioniakun kierrätysprosessi on jo melko edistynyt ja korkeatasoinen kaikkialla maailmassa. Koska EU:n kierrätyssäädökset ovat maailman tiukimpia, Polestar on käyttänyt niitä perustana. Koska suunnittelemme näiden säädösten mukaisia akkuja, odotamme kaikilta mailta samojen standardien noudattamista paikallisista säädöksistä huolimatta.
Käytettyjä akkuja koskevaa lainsäädäntöä tarkastellaan parhaillaan EU:ssa. Uudet säädökset johtavat tiukempiin akkudirektiiveihin ja varmistavat, että EU-markkinoilla myytävät akut ovat kestävän kehityksen mukaisia ja turvallisia koko niiden elinkaaren ajan. Näiden säädösten odotetaan astuvan voimaan vuonna 2023.
Tämä asettaa tarvittavaa painetta paitsi akkujen valmistajille, tuottajille, maahantuojille ja jakelijoille, myös niiden kuluttajille ja kierrättäjille. Sääntelyssä keskitytään jäljitettävyyteen ja läpinäkyvyyteen, ja siinä tähdätään rajoittaviin akunhallintajärjestelmiin (joiden avulla estetään akkua toimimasta sen turvamarginaalien ulkopuolella). Tämä lisää painetta myös kierrätystekniikoiden tehokkuutta sekä materiaalien talteenottoa, keräystä ja kierrätysmateriaalien käyttöä kohtaan.
EU ei kuitenkaan ole ainoa toimija, joka suunnittelee uusia akkujen kierrätyskäytäntöjä. Kiinan teollisuusministeriö on julkaissut toimintaohjeet sähköautojen akkujen kierrätyslaitoksille. Ensi kertaa vuonna 2018 julkaistut toimintaohjeet kattavat tuottajan (itse autovalmistajien) vastuun ja jäljitettävyydenhallinta-alustan käytön. Vuonna 2021 julkaistiin lisäkäytäntöjä, jotka sisältävät viiden vuoden suunnitelman keskittyen sähköisten kulkuneuvojen elinkaariin ja kiertotalouteen, akkujen uusiokäyttöön, koko elinkaaren jäljitettävyyden hallintaan sekä kierrätysverkostoille, jäljitettävyydelle ja kierrätysteknologialle tarjottavaan lisätukeen.
Pohjois-Amerikassa liittovaltioiden ja osavaltioiden hallituksilla sekä paikallisilla hallituksilla on määräysvalta litiumioniakkujen hävittämiseen ja kierrätykseen. Vaikka akunhallintasäädökset ovat yleistyneet, litiumioniakkujen kierrätystä sääteleviä erityisiä käytäntöjä ei ole. Tämä tarkoittaa sitä, että yksittäiset osavaltiot tai alueet voivat määrittää omat toimintaohjeensa akkujen hävittämiselle.
Ennen kierrättämistä akku on irrotettava ensin autosta. Tämän jälkeen akun varaus on purettava kokonaan, jotta sen käsittely on turvallista. Varauksen purkaminen voidaan toteuttaa eri menetelmillä, kuten esilämpökäsittelyllä, suolavesikylvyillä ja hallitulla purkamisella ulkoisten virtapiirien avulla. Kun akun varaus puretaan, loppu sähkö poistetaan akusta ja lähetään sähköverkkoon tai hyödynnetään laitoksen sisällä, jolloin mitään ei mene hukkaan.
Kun akun varaus on purettu, on vuorossa akun manuaalinen purkaminen osiin. Tässä vaiheessa akkua ympäröivät komponentit, kuten johtimet, liittimet ja jäähdytysjärjestelmät, irrotetaan akkukennojen paljastamiseksi. Kun ne ovat esillä, akku silputaan useita kertoja mekaanisen esikäsittelyn avulla. Silppuamisesta syntyy jauhemaista seosta, jonka siivilöinnistä syntyy sitten mustana massana tunnettu seos. Musta massa sisältää mineraaleja, kuten kobolttia, litiumia, mangaania ja nikkeliä, ja sitä voidaan käyttää uusien akkujen valmistukseen kemiallisen käsittelyn jälkeen.
Kun mineraaleja uutetaan pyrometallurgian avulla, kokonainen (tai osiin purettu akku) laitetaan 1 000-asteiseen uuniin. Tästä syntyy metalliseoksia, kuparikiveä ja kuonaa, joita voidaan sitten jatkokäsitellä. Toinen yleisesti käytetty mineraalien uuttamisprosessi on lämpökäsittely. Siinä akku kuumennetaan 100–500-asteiseksi, jolloin materiaalihävikki on hyvin pieni ja nikkeliä, kobolttia ja mangaania saadaan uutettua paremmin. Tätä menetelmää voidaan käyttää ennen mekaanista esikäsittelyä ja sen jälkeen. Viimeisenä on vuorossa hydrometallurgia, joka on usein viimeinen vaihe. Tämän menetelmän avulla voidaan uuttaa puhtaita aineita lisäämällä erilaisia liuotteita, kuten happoliuoksia.
Jotkut yritykset hoitavat pelkän alkusilppuamisen tai varauksen poistamisen. Toiset huolehtivat joko pyrometallurgiasta, lämpökäsittelystä tai hydrometallurgiasta. Siksi kierrätysprosessiin osallistuu lukuisia eri yrityksiä.
Moni kierrätysyritys tutkii parhaillaan lämpökäsittelyn ja mekaanisen käsittelyn yhdistämistä ja investoi siihen, sillä sen ennustetaan olevan seuraava läpimurto akkujen kierrätyksessä. Uusiin akkusäädöksiin voisi tulevaisuudessa kuulua myös asiakirja, joka lisää akun kierrätysprosessin läpinäkyvyyttä: akkupassi. Tämän passin avulla kaikki käytetyn akun purkajat tai kierrättäjät voivat nähdä akun tarkat parametrit. Se on digitaalinen esitys akun elinkaaresta ja sisältää tietoa sen mineraaleista ja niiden hankintalähteistä, akun tuotantopaikasta ja sen kierrätyskäytännöstä.
Sähköautojen akkujen pitkäikäisyyden ja sähköautomarkkinoiden suhteellisen nuoren iän vuoksi kuluttajaelektroniikasta tulevat jätevirrat ovat tärkeä lähde akkujen kierrätyksessä. Tällä hetkellä vain pieni osa vuosittain syntyvästä elektroniikkajätteestä kerätään ja kierrätetään asianmukaisesti. Näiden laitteiden akut sisältävät samoja mineraaleja kuin sähköautojen akutkin. Vanhojen elektroniikkalaitteiden akkujen kierrättäminen on paitsi hyväksi ympäristölle, se voi myös tarjota kipeästi tarvittavia mineraaleja tulevien akkujen valmistukseen.
Jokainen meistä voi myötävaikuttaa tulevien akkujen valmistukseen kierrättämällä vanhat akut. Teollisuusyrityksenä meidän on myös tehtävä kaikkemme, jotta kierrätysprosessi olisi mahdollisimman kestävä ja tehokas.
Akkujen kierrättäminen todellakin on taidetta, jota meidän kaikkien tulisi arvostaa.
