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