Baterie – tykająca bomba zegarowa

Mirosław Baściuk – dyrektor zarządzający E-Waste Recycling, Organizacja Odzysku Sprzętu Elektrycznego i Elektronicznego SA.

Od momentu zainicjowania, aż po pełnoskalowy pożar minęło dokładnie 20 sekund. Sytuacja nie była do opanowania przy użyciu wewnętrznych systemów gaśniczych i w konsekwencji 32 załogi strażaków walczyły z pożarem przez wiele godzin. Ta bateria oczywiście nie powinna się była znaleźć w odpadach komunalnych, a mimo to trafiła tam, następnie przeszła przez sortownię i razem z balastem trafiła do zakładu, gdzie spowodowała wzmiankowany pożar. To tylko jeden z przypadków, których było i będzie coraz więcej w Polsce.

Kiedy baterie litowo-jonowe są niebezpieczne?

Nie jesteśmy przygotowani na napływ zupełnie nowego strumienia odpadów bateryjnych, czyli baterii litowo-jonowych, które są obecne dosłownie wszędzie – od e-papierosów, przez urządzenia AGD, elektronarzędzia, aż na samochodach kończąc. A mówiąc choćby o e-papierosach mówimy o kilkudziesięciu milionach sztuk, które są sprzedawane każdego roku w Polsce i które w konsekwencji stają się odpadem. Niestety bardzo rzadko trafiają one do systemu zbiórki elektroodpadów, a znacznie częściej trafiają do strumienia odpadów komunalnych.

Ze względu na ich specyficzną konstrukcję i chemiczne właściwości baterie litowo-jonowe są niebezpieczne gdy spełnione zostaną określone czynniki. Pierwszy z nich to ryzyko przegrzania. W wyniku ekspozycji na wysoką temperaturę, uszkodzenia wewnętrznych elementów lub zbyt szybkiego ładowania i rozładowania może dojść do przegrzania, co w konsekwencji może prowadzić do termicznej ucieczki (tzw. thermal runaway). To proces, w którym przegrzana bateria wyzwala reakcje chemiczne generujące jeszcze więcej ciepła, co prowadzi do eksplozji lub pożaru. Drugim, częstym powodem samozapłonu jest zwarcie wewnętrzne. W przypadku gdy separator oddzielający katodę od anody zostanie uszkodzony może dojść do zwarcia wewnętrznego, a w konsekwencji od wybuchu lub zapalenia się baterii.

Najczęstsze przyczyny to uszkodzenie mechaniczne (przebicie lub zgniatanie). Elektrolit stosowany w bateriach li-ion zawiera łatwopalne rozpuszczalniki organiczne, które mogą zapalić się w wyniku wysokiej temperatury lub zwarcia. Palący się elektrolit jest trudny do ugaszenia i wymaga specjalistycznych metod (piany lub proszków gaśniczych).

Określone powyżej czynniki bardzo często występują w strumieniu zbieranych odpadów. Czy na to etapie magazynowania, w którym leżące odpady powodują zgniatanie leżących niżej warstw, czy w transporcie odpadów luzem lub w big-bagach, czy też na etapie procesów sortowania lub rozdrabniania powstają warunki sprzyjające zapłonowi baterii. Ten problem będzie narastał w kolejnych latach i dlatego konieczne jest wprowadzenie odpowiednich środków technicznych na etapie zbiórki i magazynowania odpadów, ale przede wszystkim zwiększanie świadomości użytkowników baterii, ale również zbierających odpady, w tym PSZOK-i.

Oszałamiający rozwój rynku baterii litowo-jonowych

Ilość wprowadzanych na rynek baterii i akumulatorów rośnie w ogromnym tempie. Na zamieszczonych w artykule wykresach (opracowanie własne na podstawie ICBR 2021) zaprezentowano jak będzie zmieniać się strumień odpadów na przestrzeni 10 lat (2020 vs. 2030). Ilość odpadów baterii litowo-jonowych na świecie w 2020 roku wynosiła około 145 000 ton, z czego w Europie wytwarzanych jest około 23 000 ton (16 proc.). W 2030 roku będzie to już 1,68 mln ton(!), a w Europie ponad 520 tys. ton. Podobnie ilość złomu produkcyjnego wzrośnie ze 115 tys. ton (8 tys. ton w Europie) do 320 tys. ton, z czego ponad 83 000 ton w Europie).

To oznacza, że w Europie będziemy potrzebować instalacji do przetwarzania baterii o wydajności ponad 600 tys. ton, czyli lekko licząc 12 razy większej niż mamy obecnie. A do tego należy stworzyć cały system magazynowania wytwarzanych odpadów oparty o bezpieczne, ogniotrwałe pojemniki, dedykowaną logistykę tych odpadów, miejsca koncentracji i rozładowania oraz oczywiście zakłady przetwarzania.

Warto wiedzieć, że w Polsce na ten moment funkcjonują jedynie dwie instalacje do przetwarzania baterii i akumulatorów litowo-jonowych. Są to: „Eneris B&R”, Żarki – zakład głównie zorientowany na złom produkcyjny i baterie samochodowe, z wydajnością około 20.000 ton/rok oraz „AE Elemental”, Zawiercie – głównie sfokusowany na bateriach i akumulatorach samochodowych (potencjalnie przygotowany również do baterii przenośnych). Jego wydajność to 12.000 ton/rok. Widać więc wyraźnie, że w Polsce mamy ogromny potencjał do rozwijania przetwarzania i recyklingu baterii litowo-jonowych.

Ilość baterii w roku 2030 będzie 650 razy większa!

Na zaprezentowanych wykresach widać dokładnie jak zmieniła się skala wprowadzania baterii od 2000 roku oraz prognozę na rok 2030. Porażający jest fakt, że ilość baterii wprowadzonych w roku 2030 będzie – uwaga – 650 razy większa niż w 2000 roku! Zagregowane dane pokazują, gdzie kształtować się będą główne strumienie odpadów. Zaskakujący może być przy tym fakt, że tylko 5 proc. będzie pochodziło z elektroniki, a około 85 proc. ilości generować będzie sektor samochodowy oraz autobusy elektryczne.

Tym niemniej, patrząc wyłącznie na rynek elektroniki, ilość wprowadzonych baterii wzrośnie z mniej niż 2GWh w 2020 roku, aż po około 65GWh w 2030 roku, czyli ponad 30 razy.

Przepisy prawne a rynki europejskie

Do chwili obecnej w Polsce funkcjonuje Ustawa z dnia 24 kwietnia 2009 roku o bateriach i akumulatorach. Przepisy powstały w czasach, gdy nikt jeszcze nie słyszał o elektromobilności, a pojęcie baterii litowo-jonowych nie funkcjonowało jeszcze w przestrzeni prawnej.

Nie jest jednak powszechną wiedzą, że we wszystkich krajach członkowskich UE, od 2023 roku zaczęło funkcjonować Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2023/1542 z dnia 12 lipca 2023 r., które znosi wszystkie przepisy krajowe i działa wprost na poziomie poszczególnych krajów. Przepisy w większości powinny być stosowane od 18 lutego 2024 r., przy czym rozdział VIII dotyczący gospodarowania zużytymi bateriami stosuje się od dnia 18 sierpnia 2025 r. Nie mamy więc zbyt wiele czasu na przygotowanie się do nowych wymagań.

Co niesie ze sobą nowe rozporządzenie dla branży odpadowej? Przede wszystkim wprowadza podział na 5 kategorii baterii: przenośne, przemysłowe, z lekkich środków transportu, rozruchowe i samochodowe (do tej pory były tylko przenośne, przemysłowe i samochodowe). Wprowadza także cyfrowy paszport baterii, wymóg stosowania kodu QR (do 2027 roku) oraz wymogi co do obliczania śladu węglowego baterii i udostępniania informacji w tym zakresie. Konieczne jest też etykietowanie baterii, m.in. w odniesieniu do komponentów baterii i zawartości materiałów z recyklingu.

Prawo wyznacza także producentom cele w zakresie zbierania zużytych baterii przenośnych (63 proc. do końca 2027 r. i 73 proc. do końca 2030 r.) i wprowadza specjalny cel dotyczący zbierania zużytych baterii z lekkich środków transportu (51 proc. do końca 2028 r. i 61 proc. do końca 2031 r.). Do tej pory obowiązuje poziom zbiórki 45 proc. w stosunku do masy wprowadzonej, a więc wzrost poziomów będzie bardzo wyraźny. Przepisy ustalają także cel dotyczący odzyskiwania litu na poziomie 50 proc. do końca 2027 r. i 80 proc. do końca 2031 r.

W dalszych zapisach znalazły się obowiązkowe minimalne poziomy zawartości materiałów z recyklingu w bateriach przemysłowych oraz akumulatorach pojazdów i maszyn. Wstępne docelowe poziomy wynoszą 16 proc. kobaltu, 85 proc. ołowiu, 6 proc. litu i 6 proc. niklu. Baterie będą musiały posiadać dokumentację poświadczającą zawartość materiałów z recyklingu. Do końca 2025 r. wydajność recyklingu ma wynieść 80 proc. dla baterii niklowo-kadmowych i 50 proc. dla innych zużytych baterii.

Podsumowanie – konieczne są inwestycje

Prognozy wskazują na znaczący wzrost ilości odpadów baterii litowo-jonowych w Europie w nadchodzących latach. Według danych Komisji Europejskiej, w latach 2020–2040 liczba baterii litowych przeznaczonych do recyklingu może wzrosnąć aż 700-krotnie. Wzrost ten jest bezpośrednio związany z rosnącym zapotrzebowaniem na baterie litowo-jonowe, napędzanym przez rozwój elektromobilności oraz zwiększone wykorzystanie urządzeń przenośnych. Parlament Europejski przewiduje, że do 2030 roku zapotrzebowanie na te baterie wzrośnie czternastokrotnie.

Odpowiedzią na to są zarówno nowe regulacje prawne, jak i konieczne inwestycje w nowoczesne technologie recyklingu, które mają na celu minimalizację wpływu tych odpadów na środowisko.

Nie należy zapominać o rozwoju systemu zbiórki, która powinna być prowadzona w bezpieczny i odpowiedzialny sposób, aby zminimalizować ryzyko pożarów.