Second Life dla akumulatorów Powertool: istnieje potencjał, ale recykling pozostaje główną drogą

Mniej więcej połowa zużytych akumulatorów litowo-jonowych z narzędzi elektrycznych nie jest wyczerpana do końca przy ich zwracaniu. Jednak ekonomiczne przetworzenie jest dotychczas możliwe tylko w przypadku niewielkiej ich części. Projekt badawczy EASLi badał, jaka droga recyklingu nadaje się do danego typu akumulatora – i skupia się przede wszystkim na wcześniejszym oraz lepszym sortowaniu.

Pod kierownictwem fundacji GRS konsorcjum badało w całym łańcuchu przetwarzania i utylizacji akumulatorów, jakie metody są technicznie i praktycznie sensowne dla zużytych akumulatorów litowo-jonowych typu NMC z narzędzi profesjonalnych. W projekcie wzięły udział Robert Bosch Power Tools, Gemeinsame Rücknahmesystem Servicegesellschaft mbH, Battery Damage Service (BDS), Erlos Produktion und Montagen GmbH oraz ECOLOGICON GmbH. Niemiecka Federalna Fundacja Ochrony Środowiska (DBU) finansowała ten projekt od stycznia 2025 roku do lutego 2026 roku.

W centrum uwagi znajdowały się trzy pętle: ponowna regeneracja w celu drugiej fazy użytkowania (pętla 1), wysokiej jakości przetwarzanie hydrometalurgiczne, którego surowce mogą zostać ponownie wykorzystane w produkcji katod (pętla 2), oraz przetwarzanie pirometalurgiczne w celu uzyskania surowców wtórnych o niższej jakości (pętla 3).

Co faktycznie trafia do obiegu zamkniętego

W trzech kampaniach sortowania zbadano ponad cztery tony materiałów ze punktów zbierania (np. składów recyklingu lub marketów budowlanych). Wśród zbadanej grupy narzędzi elektrycznych przeważały akumulatory litowo-jonowe, stanowiące około 55 procent. Akumulatory niklowo-kadmowe wciąż stanowiły 37 procent ze względu na nadal istniejące egzemplarze – mimo że od 2017 roku nie wolno ich już używać w narzędziach elektrycznych.

Wysoki odsetek akumulatorów niklowo-kadmowych pokazuje, jak długo pozostają one w użyciu. W przypadku akumulatorów z widocznym rokiem produkcji – około jednej czwartej – od ich wyprodukowania do zwrócenia upływało średnio około dziesięciu lat, a najstarszy egzemplarz pochodził z 1989 roku. Akumulatory używane prywatnie wracały po około ośmiu latach, natomiast te używane w celach komercyjnych – po około czterech.

Istnieje potencjał techniczny

Ogółem około 70 procent posortowanych akumulatorów do narzędzi elektrycznych miało niski poziom naładowania. Taki stan charakteryzuje przede wszystkim starsze akumulatory typu NiCd. Z kolei z akumulatorów litowo-jonowych około połowa nie miała niskiego poziomu naładowania; nowsze akumulatory w średniorczennym ujęciu miały wyższy poziom naładowania. Dzisiejszy strumień do recyklingu zawiera zatem akumulatory, których techniczny okres życia jeszcze się nie skończył i dla których dodatkowa weryfikacja stanu może być przydatna w celu możliwego wykorzystania w innych zastosowaniach lub ponownego użycia.

BDS sprawdziło, ile z nich faktycznie nadaje się do ponownego użycia, analizując 265 używanych akumulatorów o napięciu 18 volt. Procedura testowa obejmowała od wizualnej inspekcji, pomiarów napięcia i poszczególnych ogniw po określenie stanu zdrowia akumulatora (State of Health – SoH) na podstawie liczby cykli ładowania i rozładowania. Wyniki są przygnębiające: 62 procent akumulatorów miało bardzo niski poziom naładowania, a prawie jedna trzecia miała napięcie poniżej 4 volt – co wskazuje na nieodwracalne uszkodzenia ogniw. Podczas oceny stanu zdrowia zbadano dwa rodzaje strumieni materiałowych: ten odpowiadający parametrom producenta oraz ten rejestrowany przez system zwrotu towarów. W badanych próbkach 30 procent akumulatorów oraz 11 procent nadawało się do ponownego użycia. Ze względu na ograniczoną wielkość próbek – 64 oraz 19 akumulatorów – nie można na ich podstawie wyciągnąć reprezentatywnych wniosków dotyczących całkowitego rozkładu tych strumieni materiałowych.

.

Dlaczego to jeszcze nie jest model biznesowy

Niskie wskaźniki ponownego wykorzystania stanowią kluczowy problem dla rentowności. W badanym scenariuszu z niemieckimi kosztami pracy nakłady na testowanie i technologię pomiarową prawdopodobnie przewyższą przychody z akumulatorów nadających się do ponownego użycia. Zgodnie z raportem końcowym, rentowna skalowanie wymaga więc bardziej precyzyjnego sortowania, automatyzacji poszczególnych kroków testowych lub dostosowanych warunków zakupu.

Ponadto istnieją bariery prawne. Baterie oddawane w celu utylizacji są traktowane jako odpady ze względu na chęć pozbycia się ich przez końcowych użytkowników i mogą być oddawane wyłącznie do certyfikowanych firm zajmujących się utylizacją – certyfikatów, których producenci narzędzi zazwyczaj nie posiadają. Nierozstrzygnięte pozostają również kwestie odpowiedzialności i gwarancji, pytanie o to, pod jaką marką sprzedawane są przetworzone baterie, a brakuje również jednolitych norm dotyczących badania i ponownego użycia.

Również projekt produktu stanowi przeszkodę: akumulatory do narzędzi elektrycznych są projektowane z myślą o trwałości i bezpieczeństwie eksploatacji, a nie o możliwości rozbiórki. Spoiwa oraz duża różnorodność materiałów utrudniają przetwarzanie. Wniosek z końcowego raportu jest odpowiednio ostrożny: zastosowania typu second life są technicznie możliwe, jednak pełnej implementacji na szeroką skalę przeszkadzają obecnie znaczne bariery prawne, praktyczne i ekonomiczne.

Jakość recyklingu powinna stanowić największy udział

Zespół projektu oczekuje zatem, że w przyszłości największa część wycofanych z użycia akumulatorów NMC do narzędzi elektrycznych trafi do procesu Loop 2 – pod warunkiem, że akumulatory można będzie w wystarczającym stopniu zidentyfikować i posortować. Największy drugi udział powinien przypaść na ponowną naprawę, a najmniejszy na wykorzystanie w procesach pirometalurgicznych.

W ramach pętli 2 eksperymenty przeprowadzone w ERLOS dostarczają praktycznych informacji. Ponieważ system zarządzania bateriami zazwyczaj zapobiega całkowitemu rozładowaniu, firma przetestowała metodę rozładowania w stanie mokrym: pozwoliła ona na obniżenie napięcia akumulatorów Powertool do poniżej 1 wolta w ciągu 24 godzin, a dodatek soli cynku zmniejszył korozję. Ponadto okazało się, że mieszane zestawy akumulatorów typu NMC i NCA mogą być razem poddawane recyklingowi hydrometalurgicznemu w pętli 2. Dla jakości procesu ważniejszy jest odsetek zanieczyszczeń, takich jak resztki plastiku i elektrolitu, niż dokładna chemia katody. Dlatego kluczowe jest jak najszybsze oddzielenie akumulatorów jonowych litu od innych typów baterii.

Trzy decyzje zamiast jednej matrycy

Początkowo EASLi miał opracować wielokryterialny system oceny, który określiłby optymalną drogę utylizacji dla każdego akumulatora. Jednak w trakcie projektu okazało się, że taka matryca w praktyce byłaby wykorzystywalna jedynie w ograniczonym stopniu: punkty zbierania, zakłady sortowania i podmioty zajmujące się przetwarzaniem dysponują bardzo różnymi informacjami oraz możliwościami podejmowania decyzji.

Zamiast tego projekt opracował drzewa decyzyjne dla trzech miejsc, w których faktycznie podejmowane są decyzje. W punkcie zbierania wystarczają proste pytania: Czy można rozpoznać chemię ogniw? Czy obudowa jest uszkodzona lub zabrudzona? Czy kontakty są nienaruszone, czy można rozpoznać producenta?

W zakładach sortowania akumulatory są rozdzielane według składu chemicznego komórek, natomiast przy ponownym uruchamianiu bierze się pod uwagę również poziom naładowania oraz SoH. Przede wszystkim mniejsze firmy powinny móc w ten sposób przypisać akumulatory odpowiedniej ścieżce bez konieczności skomplikowanego zbierania danych.

EASLi zaczyna od kwestii, która w dyskusjach na temat recyklingu baterii jest często pomijana: nie tylko sama metoda recyklingu decyduje o jakości odzyskanych surowców, ale także sposób postępowania z bateriami przed faktycznym recyklingiem. Wysokiej jakości obieg materiałów zaczyna się bowiem już od pytania, jakie informacje są dostępne na temat akumulatora oraz jak wcześnie rozdzielane są strumienie materiałów.

Lepsze dane jako klucz

Potencjał tego projektu leży przede wszystkim w lepszych danych oraz automatycznym rozpoznawaniu. Cyfrowy paszport produktu lub kod QR mogłyby umożliwić dostęp do informacji o producencie, chemii baterii, pojemności i dacie produkcji. Nie jest to jednak obowiązkowe dla akumulatorów Powertool: cyfrowy paszport baterii z rozporządzenia UE w sprawie baterii obowiązuje od lutego 2027 roku wyłącznie dla baterii w pojazdach elektrycznych i lekkich pojazdach transportowych oraz dla baterii przemysłowych o pojemności powyżej 2 kWh, a nie dla baterii w urządzeniach. Jako uzupełnienie systemy oparte na kamerach z AI mogłyby rejestrować typ baterii i jej stan zewnętrzny. Projekt przewiduje aplikację, która na podstawie zdjęcia pomoże w decyzji między ponownym użyciem a recyklingiem.

EASLi nie przedstawia scenariusza, w którym Second Life krótkoterminowo zastąpi recykling akumulatorów Powertool. Wyniki wskazują na potrzebę bardziej zróżnicowanej gospodarki obiegu zamkniętego: rozpoznawanie dobrych akumulatorów i ich dłuższe wykorzystywanie, wczesne usuwanie tych nieodpowiednich – a pozostałe tak przetwarzać, aby jak najwyższej jakości materiały mogły trafić z powrotem do produkcji baterii.