Second Life для аккумуляторов Powertool: потенциал существует, но переработка по-прежнему остается основным путём
Примерно половина устаревших литиево-ионных аккумуляторов из электринструментов при возврате не находится в состоянии глубокой разрядки. Однако пока только небольшая их часть может быть экономически целесообразно переработана. В рамках исследовательского проекта EASLi изучался наиболее подходящий способ утилизации для каждого типа аккумуляторов, при этом особое внимание уделялось более ранней и точной сортировке.
Под руководством фонда GRS консорциум, включавший Robert Bosch Power Tools, Gemeinsame Rücknahmesystem Servicegesellschaft mbH, Battery Damage Service (BDS), Erlos Produktion und Montagen GmbH и ECOLOGICON GmbH, изучил те способы утилизации и удаления устаревших литиево-ионных аккумуляторов типа NMC из электринструментов, которые являются технически и практически целесообразными. Проект финансировался Немецким федеральным фондом окружающей среды (DBU) с января 2025 года по февраль 2026 года.
В центре внимания находились три цикла: восстановление для второго этапа использования (цикл 1), высококачественная гидрометаллургическая переработка, при которой сырье может быть вновь использовано в производстве катодов (цикл 2), и пирометаллургическая переработка с получением вторичного сырья более низкого качества (цикл 3).
Что на самом деле попадает в цикл повторного использования
В ходе трех кампаний по сортировке было проанализировано более четырех тонн материалов с пунктов сбора (например, на полигонах переработки или в строительных магазинах). Среди изученных аккумуляторов для электроинструментов преобладали литиево-ионные аккумуляторы, составившие около 55 процентов. Аккумуляторы на никель-кадмиевой основе все еще составляли 37 процентов из-за оставшихся на рынке экземпляров, хотя их использование в электроинструментах запрещено с 2017 года.
Высокий процент аккумуляторов на никель-кадмиевой основе показывает, как долго они находятся в обращении. Среди аккумуляторов с определенной датой производства — около четверти — срок между производством и возвратом составлял в среднем примерно десять лет, а самый старый экземпляр был произведен в 1989 году. Аккумуляторы, использовавшиеся в частных целях, возвращались примерно через восемь лет, а те, что использовались в коммерческих целях — примерно через четыре.
Технический потенциал существует
В общей сложности около 70 процентов сортированных аккумуляторов Powertool находились в состоянии глубокого разряда. Эту ситуацию в основном характеризуют более старые аккумуляторы на основе технологии NiCd. Среди литий-ионных аккумуляторов же примерно половина не находилась в состоянии глубокого разряда; у более новых аккумуляторов в среднем был более высокий уровень заряда. Следовательно, сегодняшний поток для переработки включает аккумуляторы, технический срок службы которых ещё не истек, и для которых может быть целесообразна дополнительная проверка состояния с целью возможного использования в качестве аккумуляторов второго срока службы или для повторного использования.
BDS проверила, сколько из этих аккумуляторов действительно можно повторно использовать, на 265 б/у аккумуляторах напряжением 18 вольт. Проверка включала визуальный осмотр, измерение напряжения и параметров отдельных элементов, а также определение уровня состояния заряда (State of Health, SoH) в процессе зарядки и разрядки. Результаты оказались разочаровывающими: 62 процента аккумуляторов были сильно разряжены, а почти треть из них имела напряжение менее 4 вольт — что свидетельствует о необратимых повреждениях элементов. При последующей оценке состояния заряда исследовались два потока аккумуляторов: тот, который характерен для производителя, и тот, который фиксируется через систему возврата товара. В рассмотренных подгруппах проб 30 процентов соответственно 11 процентов аккумуляторов подходили для повторного использования. Однако из-за ограниченного размера выборок — 64 соответственно 19 аккумуляторов — невозможно сделать репрезентативные выводы относительно общего состояния этих потоков аккумуляторов.
.
Почему из этого пока не получается бизнес-модель
Низкий уровень повторного использования является ключевой проблемой с точки зрения экономической эффективности. В рассматриваемом сценарии при немецких затратах на труд расходы на проверку и измерительную аппаратуру, вероятно, превысят доход от повторно используемых аккумуляторов. Согласно заключительному отчету, для экономически обоснованного масштабирования необходимо более целенаправленное сортирование, автоматизация отдельных этапов проверки или скорректированные условия поставок.
К этому добавляются юридические препятствия. Аккумуляторы, сданные на утилизацию, из-за желания конечных пользователей избавиться от них считаются отходами и могут быть переданы только сертифицированным специализированным предприятиям по утилизации — сертификаты, которых обычно не имеют производители инструментов. Также остаются нерешенными вопросы ответственности и гарантий, вопрос о том, под какой маркой будут продаваться переработанные аккумуляторы, а также отсутствуют единые стандарты для проверки и повторного использования.
Дизайн продукта также создаёт препятствия: аккумуляторы для инструментов предназначены для надёжности и безопасной эксплуатации, а не для возможности демонтажа. Заклеенные участки и большое разнообразие материалов затрудняют переработку. Выводы заключительного отчёта соответственно довольно сдержанные: прикладные решения вторичного использования технически возможны, однако на их широкое внедрение в настоящее время ставят значительные юридические, практические и экономические барьеры.
Наибольшую долю, вероятно, займёт качественная переработка
Поэтому команда проекта ожидает, что в будущем подавляющая часть устаревших аккумуляторов NMC для инструментов попадёт в процесс переработки типа «Loop 2» — при условии, что их удастся достаточно точно идентифицировать и сортировать. Вторую по величине долю, вероятно, займёт реконструкция аккумуляторов, а наименьшую — пирометаллургическая переработка.
В рамках цикла 2 эксперименты с ERLOS дают практические выводы. Поскольку система управления аккумуляторами обычно предотвращает полное разрядка, компания протестировала метод влажного разряда: он позволял снизить напряжение аккумуляторов Powertool до менее 1 вольта в течение 24 часов, причем добавление соли цинка снижало коррозию. Кроме того, было установлено, что смешанные заряды аккумуляторов типа NMC и NCA могут совместно подаваться на гидрометаллургическую переработку в цикле 2. Для качества процесса важнее не точная химия катода, а доля примесей, таких как остатки пластика и электролита. Поэтому ключевым фактором является как можно раннее разделение литиево-ионных аккумуляторов от других типов батарей.
Три решения вместо матрицы
Изначально проект EASLi должен был разработать многокритериальную систему оценки, которая определяла бы оптимальный способ утилизации для каждого аккумулятора. Однако в ходе реализации проекта выяснилось, что такая матрица на практике будет иметь лишь ограниченную применимость: пункты сбора, предприятия сортировки и перерабатывающие заводы располагают сильно различающейся информацией и возможностями для принятия решений.
Вместо этого в рамках проекта были разработаны деревья принятия решений для трех этапов, на которых фактически принимаются решения. На пункте сбора достаточно простых вопросов: можно ли определить химический состав элемента? Поврежден ли корпус или он загрязнен? Не повреждены ли контакты, можно ли определить производителя?
На предприятиях по сортировке аккумуляторов происходит разделение в зависимости от их химического состава, а при восстановлении учитываются также уровень заряда и срок службы. В первую очередь мелкие компании должны иметь возможность назначать аккумуляторы на соответствующий путь без сложного сбора данных.
EASLi рассматривает вопрос с той точки зрения, которая часто упускается из виду в дискуссиях об переработке аккумуляторов: качество восстановленных сырьевых материалов определяется не только самим процессом переработки, но и способом обращения с аккумуляторами до начала самой переработки. Ведь качественный цикл управления начинается уже с вопроса о том, какая информация доступна о аккумуляторе и на какой ранней стадии следует разделять потоки материалов.
Лучшие данные — ключ к успеху
По мнению разработчиков проекта, его потенциал заключается прежде всего в улучшении качества данных и автоматизированной идентификации. Цифровой сертификат продукта или QR-код могут предоставлять информацию о производителе, химическом составе аккумулятора, его емкости и дате производства. Однако это не является обязательным для аккумуляторов Powertool: цифровой сертификат аккумуляторов, предусмотренный постановлению ЕС об аккумуляторах, с февраля 2027 года будет действовать только в отношении аккумуляторов электромобилей и легких транспортных средств, а также промышленных аккумуляторов емкостью более 2 кВт·ч, но не аккумуляторов устройств. Дополнительно системы с камерами и ИИ могут определять тип аккумулятора и его внешний состояние. Для этой цели проект предусматривает приложение, которое на основе фотографии поможет принять решение о повторном использовании или утилизации аккумулятора.
EASLi не представляет сценарий, при котором Second Life в краткосрочной перспективе заменит процесс переработки аккумуляторов Powertool. Результаты исследований указывают на необходимость более дифференцированной экономики цикла: выявлять качественные аккумуляторы и использовать их дольше, заранее удалять непригодные, а остальные обрабатывать таким образом, чтобы максимально качественные материалы могли вернуться в производство батарей.