Fraunhofer opracowuje narzędzie do recyklingu baterii

Fraunhofer FFB oraz RWTH Aachen University opracowały model oceny recyklingu baterii litowo-jonowych. Umożliwia on porównywanie różnych procesów pod względem kosztów i emisji CO₂.

Model uwzględnia również regionalny skład energii elektrycznej oraz wykorzystanie zakładów recyklingu.

Zdjęcie: Fraunhofer FFB

Model obliczeniowy został stworzony, aby pomóc firmom zajmującym się recyklingiem, dostawcom technologii oraz producentom baterii w jednolity sposób – zarówno z ekonomicznego, jak i ekologicznego punktu widzenia – oceniać różne procesy recyklingu.

Niedawne badanie przeprowadzone w ramach europejskiego projektu badawczego Safeloop wskazało na poważne wyzwania gospodarcze związane z recyklingiem baterii. Zgodnie z wynikami, recykling baterii litowo-jonowych w Europie w badanych warunkach obecnie powoduje średnią stratę około 1,90 euro na kilogram zestawu baterii. Badacze wskazali transport towarów niebezpiecznych, demontaż oraz niepewności w odzyskiwaniu materiałów jako główne czynniki wpływające na koszty.

Nowy model Fraunhofer skupia się na ocenie poszczególnych procesów recyklingu. Dostępne metody różnią się nie tylko pod względem zużycia energii i wskaźników odzysku, ale także tym, w jaki sposób decyzje podejmowane we wczesnych etapach wpływają na jakość odzyskanych materiałów oraz wysiłek wymagany na kolejnych etapach. Aby uwzględnić te zależności, narzędzie dzieli cały łańcuch recyklingu na poszczególne obszary, kroki procesowe i technologie, stosując zasadę modułowości. Na przykład można porównywać różne procesy kruszenia i analizować ich wpływ na dalszy proces recyklingu.

Model Fraunhofer bierze pod uwagę lokalizację i wykorzystanie

Narzędzie opiera się na bazie danych zawierającej informacje o poszczególnych krokach procesu. Użytkownicy mogą określić takie parametry jak przepustowość materiału oraz skład baterii do recyklingu, a następnie stworzyć spersonalizowane łańcuchy procesowe.

Model śledzi przepływy materiałów w całym łańcuchu recyklingu i łączy je z kluczowymi wskaźnikami efektywności ekonomicznej i ekologicznej. Biorą się pod uwagę takie czynniki jak zużycie energii, emisje CO₂, koszty operacyjne i inwestycyjne oraz przychody z odzyskanych surowców. W obliczenia można również włączyć koszty utylizacji, regionalny skład energii elektrycznej, koszty pracy oraz stopień wykorzystania zakładów.

Gdy zmieniają się poszczególne parametry, takie jak prędkość przetwarzania, efektywność separacji czy stopień odzysku, narzędzie pokazuje wpływ na kolejne etapy procesu, koszty i emisje. Dzięki temu można zidentyfikować obszary o szczególnie wysokich kosztach lub emisjach oraz przeanalizować różne scenariusze rozszerzania recyklingu baterii na skalę przemysłową.

„Dzięki temu narzędziu dążymy do umożliwienia porównywania różnych koncepcji recyklingu na wspólnej podstawie, tworząc w ten sposób solidne fundamenty dla decyzji technologicznych i strategicznych” – wyjaśnia Benedikt Gruber, badacz w Fraunhofer FFB. Model ten może być wykorzystywany zarówno do optymalizacji istniejących procesów recyklingu, jak i do oceny nowych technologii.

Narzędzie Modular Lifecycle Tool zostało opracowane w ramach badania konsoorcjum, w którym uczestniczyli partnerzy z branży recyklingu, inżynierii przemysłowej oraz doradztwa. W przyszłości ramy oceny mają zostać rozszerzone o dodatkowe chemie baterii, dane regionalnie dostosowane oraz scenariusze regulacyjne.