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低碳、高效——德国的旧电池回收创新技术

【来源: | 发布日期:2021-07-26 】

编者按:在数字化时代,电子产品随处可见,人手一部手机,每家每户一台电视、冰箱等。而随着科技的不断创新以及人民生活水平的提高,电子产品更新换代越来越快。根据《2020年全球电子垃圾监测报告2019全球产生5360万吨电子垃圾,但只有17.4%电子垃圾被回收电子垃圾中含有很多可回收利用的资源,例如,从电动汽车的旧锂离子电池中可以提取出珍贵的稀有元素。本篇重点介绍全球电子垃圾的现状以及德国企业对废旧锂离子电池回收利用方式的创新。

本文为浙外德国研究中心“经济天下”栏目第30(总第123)





全球电子垃圾数量创历史新高


图片来源:德国时代周报


根据联合国《2020年全球电子垃圾监测报告全球电子垃圾的数量显著增加。2019,全球产生的电子垃圾达到5360万吨,短短五年内增长了21%创下历史新高根据计算,人2019产生的废弃显示器、手机和冰箱,其重量相当于350艘玛丽女王2*大小的船只。专家预计2030年,全球电子垃圾将达到7400吨。

*玛丽女王2号:玛丽女王2号是世界上最大、最出名的豪华邮轮。吨位15万吨,最多载客数可达到2800人;船身长达345米,比3个足球场加在一起还长;高度为72米,相当于23层楼高。

在调查过程中,所有含插头或电池的物品都被计入调查范围。该报告指出,温控设备类电子垃圾有所增加:与2014年相比,空调和冰箱的废弃量增加了7%此外,2019欧洲大部分电子垃圾都由产生,人均16.2千克

由于技术创新,电子设备更新迭代的速度加快,由此产生的废弃物也越来越多。该报告的作者之一鲁迪格·库尔(Rüdiger Kühr)解释道,“例如摇晃的狗摆件、花园里的电动工具和测量脉搏的智能服装等,部分此类物品的更换速度很快。”此外,人们的生活渐富裕,全世界负担得起电子设备的人越来越多而许多电器却无法自行维修


电子垃圾回收率低成为难题

2020年全球电子垃圾监测报告》显示,2019年只有17.4%的废弃物被回收,回收率甚至未达五分之一,回收速度废弃物产生速度。在欧洲,回收率42.5%,而亚洲只有11.7%的电子垃圾被回收,非洲0.9%

老旧电子产品的原材料具有较高价值,因而低回收率问题亟待解决。电子垃圾中的金、银、铜以及铂使得2019年的废弃物价值高达570亿美元。然而,这些材料大多并没有被提取出来,而是被焚烧或倾倒在这一点上,德国电子垃圾回收同样较为落后。虽然得益于集装箱、专卖店和回收中心,德国电子垃圾回收率约为50%,但仍有很多电子垃圾没有得到妥善处理。


德国旧锂离子电池的回收利用


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克雷菲尔德的Accurec公司员工正在拆除旧电池

图片来源:德国时代周报


2020年,近20万辆纯电力驱动的新车在德国注册,相当于2019年的两倍。安装在汽车上的锂离子电池使用寿命长达十年十二年。这类汽车如果经常在慢速普通充电站充电,电池使用寿命会更长;如果经常需要在快速充电站充电,寿命则会缩短理想情况下,达到使用寿命后,锂离子电池仍能用作储能器。比如,若太阳能和风能在短期内供大于求,则将锂离子电池用作缓冲器人们称此为锂离子电池的第二人生。但之后会发生什么?旧锂离子电池被视为危险材料,如果处理不当,它们将有着火的风险那么电动汽车的蓬勃发展是否会导致严重的危险废弃物问题?

但相反的情况更有可能发生。很多迹象表明,公司甚至会花钱回收旧电池。这是因为它们含有钴、锂等原材料,而这些原料数量有限,且难以提取。如果能最大程度地回收废旧电池,不仅更容易满足工业生产对原材料的需求,中期内电动汽车的价格也会迎来下降。

根据Agora Verkehrswende智库*的研究,到2030年,生产电动汽车电池所需的原材料10%可以自回收材料。到2050年,这一比例可能达到40%Agora Verkehrswende智库车辆和驱动领域的项目经理克斯汀·迈耶(Kerstin Meyer)表示,从长远来看,这个市场有巨大的潜力,因为人们对电动汽车和电池的需求正在增长。这也可以在德国创造新的就业机会。

*Agora Verkehrswende是墨卡托基金会(Die Stiftung Mercator)和欧洲气候基金会(Die European Climate Foundation)的一项倡议,该智囊团旨在促进交通系统向环境友好和可持续发展转型。

然而回收电动汽车电池并非易事回收大量材料的同时,尽可能少二氧化碳排放则更加困难。在迄今使用的传统方法中旧电池首先在高炉中熔化。罗兰•贝格国际管理咨询公司(Roland Berger)的汽车专家沃尔夫冈•伯恩哈特(Wolfgang Bernhart)指出,这一方法有其缺点:“该方法虽已过测试,但会产生大量的排放物而且某些原材料,例如锂,这一过程中流失

Duesenfeld公司*使用的机械工艺与传统方法不同。在机械工艺流程中,电池被深度放电拆卸粉碎,但这一过程会产生易燃和有毒物质。好在正如公司生产部副经理舒马赫(Schumacher)所说,Duesenfeld已经开发了一种消除中间有害产物的方法并获得专利。该公司称,这一方法能实现72%的回收率,如果再经过额外化学处理,回收率甚至可能达到91%

*Duesenfeld公司是世界领先的专业回收公司,为电池回收利用提供了许多开创性思路。

Duesenfeld公司机械工艺流程不仅高效,而且减少了电池的“碳足迹”,因为它几乎不造成温室气体的排放。Duesenfeld公司电池剩下的能量得到有效利用,而生产活动所需的其余能源可以使用清洁能源,这也有利于减少二氧化碳排放

在某种程度上,电动汽车废旧电池回收行业正处于起步状态。尽管最终进入工厂的旧电池数量仍然较少,但是一旦已经投入使用的电动汽车电池到达寿命,工厂就会获得足够的材料。汽车专家伯恩哈特认为每吨废旧电池可以达到5000欧元营业额另一方面,回收废旧电池也会产生成本,主要是回收成本和电池的运输成本,他估计回收成本为1500至2000欧元,运输成本为500至1000欧元,同时还应包括购买电池可能产生费用。


本文编译自:

1. 德国时代周报20207月2日报道:

联合国报告:电子垃圾数量创历史新高

https://www.zeit.de/wissen/umwelt/2020-07/elektroschrott-zunahme-un-bericht-umweltschutz

2. 德国时代周报20215月5日报道:

锂离子电池:垃圾中的宝藏

https://www.zeit.de/mobilitaet/2021-04/lithium-ionen-akkus-elektro-auto-recycling-entsorgung


供稿 | 陈佳雯

排版 | 吴诗颖

编辑 | 陈飞宇 孙琪

初审 | 程静

终审 | 陈洪捷 吴卫东