Recycling van batterijen en black mass

Tegenwoordig groeit de markt voor elektrische voertuigen in veel landen weer. Deze uitbreiding leidt tot een exponentiële productie, waarbij chemische stoffen worden gebruikt die vaak kritisch en zeer giftig zijn en gevaarlijk kunnen zijn voor het milieu en de volksgezondheid.

Naast kunststoffen, oplosmiddelen en elektronische componenten worden metalen zoals koper, nikkel, lithium en kobalt gebruikt in het actieve deel van batterijcellen.

Daarom is de recycling van batterijen van elektrische voertuigen zowel een ecologische als een strategische noodzaak. Bij de verwerking van gevaarlijk afval en de recycling van de verschillende materialen moeten de hulpbronnen die nodig zijn voor ecologische transformatie behouden blijven.

Recyclingactiviteiten hebben grote voordelen voor het milieu: zij verminderen de koolstofemissies met één ton CO2-equivalent per ton gerecycleerde batterijen en voorkomen de winning van nieuwe metalen, aangezien mijnbouwactiviteiten kritieke gevolgen hebben voor de biodiversiteit en de watervoorraden. 

Batterijen, alkalinebatterijen, lithiumbatterijen, zoute batterijen, al dan niet oplaadbaar, moeten na gebruik worden gesorteerd, ontmanteld, geplet en gescheiden. Kunststoffen en metalen worden gescheiden en vervolgens vermalen, klaar voor recycling in andere processen.

Dit actieve poeder, de black mass, een mengsel van kathode- en anodemateriaal, bestaat uit vele metalen zoals koper, mangaan, cadmium, lithium, kobalt, enz. Het doel is elk metaal van deze massa te scheiden en de giftige stoffen uit het materiaal te verwijderen, zodat de metalen niet worden verontreinigd; hoe zuiverder het metaal, hoe beter het kan worden gerecycleerd.

2 technieken:

• Pyrometallurgie (of thermische verwerking): Deze techniek is geschikt voor de meeste batterijen en accu's.
• Hydrometallurgie: Bij dit proces gaat het om zout-, alkaline-, zink-lucht- en lithiumbatterijen, waarbij zink en mangaan opnieuw kunnen worden gebruikt.

De recycling van batterijen maakt het mogelijk uit het afval secundaire grondstoffen te gebruiken, die in sommige gevallen opnieuw in het batterijproductieproces kunnen worden opgenomen of voor de vervaardiging van andere producten kunnen worden gebruikt.
Het ideaal is een gesloten kringloop (upcycling) die een echte circulaire economie vertegenwoordigt.
Deze verschillende verwerkingsfasen omvatten de behandeling en bewerking van talrijke toxische producten die tot poeder worden gereduceerd en de black mass vormen.

De black mass wordt meestal opgeslagen in big bags. Er moet dan worden nagedacht over oplossingen voor het lossen om deze big bags in alle veiligheid te kunnen legen om bij voorbeeld een trechter voor poederopslag of een ander apparaat te voeden.

Black mass is een zeer giftig poeder (CMR-risico). Apparatuur die blackmass op een proceslijn verwerkt, moet worden aangepast aan dit moeilijke materiaal.

De deeltjes zijn zeer fijn en zeer vluchtig. Bij het lossen, overbrengen en laden van blackmass moet de uitrusting zodanig zijn ontworpen dat elke emissie van stof in de atmosfeer wordt vermeden om de operatoren te beschermen tegen de risico's van verontreiniging. Insluiting van de installatie is dus van groot belang bij de behandeling van dit giftige poeder. Vaak wordt apparatuur aanbevolen zoals industriële ontstoffingsinstallaties of installaties voor het legen van big bags. Dankzij de installatie van een handschoenenkastje bijvoorbeeld kan de operator de big bag in alle veiligheid hanteren zonder in contact te komen met giftige CMR-producten. Het handschoenenkastje stelt de gebruiker namelijk in staat de knot van de big bag los te maken zodat deze geleegd kan worden.

In droge toestand stroomt blackmass niet gemakkelijk van een helling af. Het kan ook problemen opleveren door bijvoorbeeld buiging in een trechter. Er kunnen dan stromingshulpmiddelen worden gebruikt, zoals brekers met platte bodem, die de nodige mechanische kracht leveren om het poeder te laten stromen.

Ook zijn vaste deeltjes niet homogeen qua kristalvorm: metaaloxiden en grafiet neigen tot bolvormige deeltjes, terwijl zuivere metaaldeeltjes er meestal uitzien als dunne vlokken. Daardoor bezinken de zwaardere deeltjes sneller dan de andere. Grafietdeeltjes hebben de neiging te agglomereren aan het oppervlak van de vloeistof in bijvoorbeeld een geroerde tank.

De black mass wordt vaak van een trechter naar een repulping tank overgebracht in "continue voeding". Een apparaat voor het meten van het gewicht en/of het debiet van deze black mass is vaak opgenomen in het doseersysteem dat zich stroomopwaarts van de pulptank bevindt (bij de uitgang van de pneumatische transfercycloon).

De deeltjes zijn over het algemeen hydrofoob en lijken droog, zelfs na lichte vermenging met water. Er kunnen zich echter nog steeds verstoppingsproblemen voordoen wanneer de blackmass nat is. Het is belangrijk dat dit poeder niet in contact komt met vocht om verstopping voor het repulperen te voorkomen.

Een vloeistof (water of gelijkwaardig) wordt continu toegevoegd aan de bovenkant van de repulpingtank en het debiet wordt automatisch aangepast om het gehalte aan vaste stoffen te regelen. De slurry loopt dan door de zwaartekracht over in een reactor onder de repulpingtank.