Fraunhofer FFB tworzy narzędzie do recyklingu baterii

Instytucja Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) wraz z RWTH Aachen opracowały model oceny recyklingu baterii litowo-jonowych. Dzięki niemu można porównywać różne metody pod kątem ich kosztów i emisji CO₂.

Model uwzględnia również regionalny skład energii elektrycznej oraz stopień wykorzystania instalacji recyklingowych.

Zdjęcie: Fraunhofer FFB

Model obliczeniowy ma pomóc firmom zajmującym się recyklingiem, dostawcom technologii oraz producentom baterii w ekonomicznym i ekologicznym ocenianiu różnych metod recyklingu na jednolitych zasadach.

Wielkość wyzwań ekonomicznych związanych z recyklingiem baterii pokazało ostatnio badanie w ramach europejskiego projektu badawczego Safeloop. Zgodnie z nim recykling baterii litowo-jonowych w Europie w badanych warunkach obecnie powoduje średnią stratę około 1,90 euro na kilogram pakietu baterii. Jako główne czynniki obciążające kosztami badacze wskazali między innymi transport towarów niebezpiecznych, demontaż oraz niepewności związane z odzyskiwaniem materiałów.

Nowy model Fraunhofera opiera się na ocenie poszczególnych procesów recyklingu. Dostępne metody różnią się bowiem nie tylko pod względem zapotrzebowania na energię i wskaźników odzysku. Decyzje podejmowane we wczesnych etapach procesu wpływają również na jakość odzyskiwanych materiałów oraz nakłady w późniejszych fazach. Aby przedstawić te zależności, narzędzie dzieli cały łańcuch recyklingu według zasady konstrukcyjnej na poszczególne obszary, etapy procesu i technologie. Dzięki temu można na przykład porównywać różne metody rozdrabniania i badać ich wpływ na dalszy proces recyklingu.

Model Fraunhofera uwzględnia lokalizację i stopień wykorzystania

Bazą tego narzędzia jest baza danych zawierająca informacje o poszczególnych etapach procesu. Użytkownicy mogą między innymi określić prędkość przepływu materiałów oraz skład baterii do recyklingu i na tej podstawie tworzyć indywidualne łańcuchy procesowe.

Model śledzi przepływy materiałów w całym łańcuchu recyklingu i łączy je z wskaźnikami ekonomicznymi oraz ekologicznymi. Bierze się pod uwagę m.in. zużycie energii, emisje CO₂, koszty operacyjne i inwestycyjne oraz przychody z odzyskanych surowców. Do obliczeń mogą również wpływać koszty utylizacji, regionalny skład energii elektrycznej, koszty pracy oraz stopień wykorzystania urządzeń.

Gdy zmieniają się poszczególne parametry, takie jak prędkość przepływu, skuteczność separacji czy stopień odzysku, narzędzie pokazuje wpływ tych zmian na kolejne etapy procesu, koszty oraz emisje. Dzięki temu można zidentyfikować obszary o szczególnie wysokich kosztach lub emisjach oraz przeanalizować różne scenariusze związane z wprowadzeniem recyklingu baterii w przemyśle.

„Chcemy za pomocą tego narzędzia umożliwić porównywanie różnych koncepcji recyklingu na wspólnej podstawie, tworząc w ten sposób solidne fundamenty pod decyzje technologiczne i strategiczne” – wyjaśnia Benedikt Gruber, pracownik naukowy 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 konsorcjalnego z udziałem partnerów z branży recyklingu, budowy urządzeń oraz doradztwa. W przyszłości planuje się rozszerzenie ram oceny o kolejne chemie baterii, dane zróżnicowane według regionów oraz scenariusze regulacyjne.