Odpady przemysłowe przestają być wyłącznie problemem do zagospodarowania – stają się źródłem surowców, bez których trudno wyobrazić sobie europejską transformację energetyczną i cyfrową.

Unijny Critical Raw Materials Act (CRMA) wprost wskazuje recykling jako jeden z filarów bezpieczeństwa surowcowego: do 2030 roku co najmniej 25% rocznego unijnego zużycia surowców strategicznych ma pochodzić z odzysku. W praktyce oznacza to rosnące znaczenie trzech strumieni odpadów: zużytych baterii i akumulatorów, elektrośmieci wraz z magnesami trwałymi oraz odpadów z przemysłu elektronicznego i fotowoltaicznego.

Czego dowiesz się z artykułu:

·       Dlaczego odpady przemysłowe stają się strategicznym źródłem surowców?

·       Jakie pierwiastki można odzyskać z baterii i akumulatorów?

·       Co łączy elektrośmieci ze zużytymi magnesami trwałymi?

·       Jakie rzadkie pierwiastki kryją się w elektronice i panelach fotowoltaicznych?

·       Jakie wyzwania stoją przed obiegiem zamkniętym surowców krytycznych?

DLACZEGO ODPADY PRZEMYSŁOWE STAJĄ SIĘ STRATEGICZNYM ŹRÓDŁEM SUROWCÓW

Jak pisaliśmy przy okazji omówienia samego rozporządzenia CRMA , Europa jest silnie uzależniona od importu surowców krytycznych, a Chiny pozostają głównym dostawcą dla większości z nich – w tym praktycznie wszystkich metali ziem rzadkich, galu, germanu czy grafitu naturalnego.

Zwiększenie odzysku surowców z odpadów to jeden z niewielu sposobów na zmniejszenie tej zależności bez konieczności otwierania nowych kopalni, których uruchomienie w Europie trwa zwykle wiele lat.

Rozporządzenie nakłada w związku z tym konkretne obowiązki: państwa członkowskie mają przyjąć krajowe programy wspierające zbieranie i przetwarzanie odpadów o wysokim potencjale odzysku surowców krytycznych, a producenci konkretnych grup produktów – większe wymogi dotyczące projektowania z myślą o recyklingu i informowania o składzie surowcowym.

BATERIE I AKUMULATORY: LIT, KOBALT, NIKIEL, MANGAN

Największym pojedynczym strumieniem odpadów bogatym w surowce strategiczne będą w najbliższych latach zużyte baterie i akumulatory – zarówno z pojazdów elektrycznych, jak i ze stacjonarnych magazynów energii montowanych przy instalacjach OZE.

Ogniwa litowo-jonowe zawierają w różnych proporcjach lit, kobalt, nikiel i mangan w standardzie bateryjnym – a więc dokładnie te surowce, które CRMA umieszcza na liście surowców strategicznych.

Odzysk tych metali odbywa się dziś głównie na dwa sposoby:

·       przeróbką pirometalurgiczną (przetapianie ogniw w wysokiej temperaturze)

·       przeróbką hydrometalurgiczną (rozpuszczanie i chemiczne odzyskiwanie poszczególnych metali z tzw. czarnej masy).

Druga metoda pozwala odzyskać szerszy zakres pierwiastków, w tym lit, który w procesach pirometalurgicznych często trafia do żużla.

Dla rynku e-mobility i magazynów energii oznacza to, że wraz ze starzeniem się floty pojazdów elektrycznych i pierwszych dużych instalacji magazynowania energii, recykling baterii stanie się osobną, coraz bardziej dojrzałą gałęzią przemysłu – z własnym łańcuchem zbiórki, logistyki i przeróbki.

ELEKTROŚMIECI (WEEE) I ZUŻYTE MAGNESY TRWAŁE: NEODYM, PRAZEODYM, DYSPROZ

Drugim ważnym źródłem surowców krytycznych są elektrośmieci (WEEE), a także zużyte magnesy trwałe. Zawierają one metale ziem rzadkich, przede wszystkim neodym (Nd), prazeodym (Pr) i dysproz (Dy), a więc pierwiastki, w przypadku których Europa jest niemal całkowicie zależna od importu.

Warto pamiętać, że magnesy trwałe na bazie neodymu znajdują się m.in. w:

·       silnikach pojazdów elektrycznych i hybrydowych,

·       turbinach wiatrowych,

·       robotach przemysłowych,

·       pompach ciepła oraz sprzęcie AGD.

To właśnie dlatego CRMA przewiduje dla magnesów trwałych osobny, szczegółowy reżim regulacyjny:

·       obowiązek etykietowania produktów informacją o obecności i rodzaju magnesu,

·       udostępniania danych o jego składzie chemicznym oraz sposobie bezpiecznego wymontowania,

·       a docelowo także wprowadzenie obowiązku korzystania z neodymu, dysprozu i prazeodymu pochodzących z recyklingu w nowych magnesach.

Wyzwaniem pozostaje sama technika demontażu – magnesy są często trwale wklejone lub wtopione w konstrukcję silnika czy generatora, co utrudnia ich szybkie i opłacalne odzyskanie bez odpowiedniego zaprojektowania produktu pod kątem recyklingu.

PRZEMYSŁ ELEKTRONICZNY I FOTOWOLTAICZNY: GERMAN, GAL I IND

Trzecim obszarem, w którym odzysk surowców z odpadów przemysłowych zyskuje na znaczeniu, jest elektronika i fotowoltaika.

W tych urządzeniach wykorzystywane są jedne z najrzadszych i najtrudniej dostępnych pierwiastków:

·       german i gal, oba wprost wskazane w CRMA jako surowce strategiczne,

·       oraz ind, wykorzystywany m.in. w przezroczystych powłokach przewodzących (ITO) w panelach fotowoltaicznych, wyświetlaczach i czujnikach dotykowych.

German i gal są niezbędne w produkcji półprzewodników, światłowodów oraz elementów optoelektronicznych, a Europa sprowadza je w dużej mierze z Chin. Odzysk tych pierwiastków z odpadów poprodukcyjnych (np. z wybrakowanych wafli krzemowych czy resztek produkcyjnych w fabrykach półprzewodników) oraz z zużytego sprzętu elektronicznego i wycofanych z eksploatacji paneli fotowoltaicznych jest technicznie wymagający. Stężenia tych pierwiastków w pojedynczym urządzeniu są bardzo niskie, dlatego opłacalność recyklingu zależy w dużej mierze od skali zbiórki i specjalizacji instalacji przetwórczych.

Wraz z rosnącą liczbą paneli fotowoltaicznych kończących swój okres eksploatacji w najbliższej dekadzie, recykling PV będzie zyskiwał na znaczeniu jako osobny strumień odzysku – obejmujący nie tylko krzem, szkło i aluminium, ale też właśnie ślady rzadkich pierwiastków wykorzystywanych w ogniwach cienkowarstwowych.

CZEGO POTRZEBA, ŻEBY OBIEG ZAMKNIĘTY REALNIE ZADZIAŁAŁ

Sam potencjał odzysku surowców z odpadów przemysłowych nie wystarczy, potrzebne są jeszcze:

·       wyższe wskaźniki zbiórki zużytych baterii, elektrośmieci i paneli PV,

·       projektowanie produktów z myślą o łatwiejszym demontażu i recyklingu (design for recycling),

·       rozbudowa mocy przerobowych instalacji recyklingowych w Europie,

·       przejrzyste informacje o składzie surowcowym produktów, ułatwiające ich przetwarzanie po zakończeniu eksploatacji.

Tylko w ten sposób osiągniemy odpowiedni poziom odzysku surowców.

CRMA tworzy w tym zakresie ramy regulacyjne i konkretne obowiązki, ale realne tempo budowy europejskiego łańcucha recyklingu surowców krytycznych będzie zależało od inwestycji, zarówno w same instalacje przetwórcze, jak i w logistykę zbiórki odpadów bogatych w te pierwiastki.

Baterie i akumulatory, elektrośmieci wraz z magnesami trwałymi oraz odpady z przemysłu elektronicznego i fotowoltaicznego to trzy strumienie, z których Europa będzie musiała odzyskiwać coraz więcej surowców krytycznych, by zbliżyć się do unijnego celu 25% zużycia pochodzącego z recyklingu do 2030 roku.

Lit, kobalt, nikiel i mangan z baterii, neodym, prazeodym i dysproz z magnesów trwałych oraz german, gal i ind z elektroniki i fotowoltaiki to pierwiastki, wokół których w najbliższych latach powstanie nowa gałąź przemysłu – recykling surowców krytycznych na skalę przemysłową