A lítiumion-akkumulátorok gyártásakor keletkező hulladék kritikus problémává válhat, amit azonnal kezelni kell, és ezeket legjobb lenne helyben megoldani – jelezte az Indexnek dr. Kékesi Tamás. A Miskolci Egyetem Anyag- és Vegyészmérnöki Karán már évtizedek óta különleges fémkinyeréssel és fémtisztítással foglalkozó professzor szerint az akkumulátor-újrahasznosító üzemekből sokra lenne szükségünk, annál is inkább, mivel így biztosítható, hogy környezetbarát legyen az akkumulátorgyártás.
Nyugat-Európában az országok néha ölre mennek, hogy náluk épüljön a következő modern akkumulátorgyár, és a lakosság is üdvözli a többnyire keletről érkező beruházásokat. Nem úgy Magyarországon, ahol minden közmeghallgatás valóságos csatatérré alakul. Elég csak a Debrecenbe tervezett CATL akkumulátorgyár tavaly év eleji közmeghallgatására emlékezni, ahol a cég kínai képviselőit hallgatták volna meg, de verekedésig fajult a vita.
A legnagyobb probléma, hogy politikai kérdéssé vált az akkumulátorgyárak ügye, a független szakértőket, az egyetemek képviselőit pedig nem kérdezik meg sem a meghallgatások szervezői, sem a lakosság képviselői, így a valós szakmai érvek meg sem jelennek, de a demagógia annál inkább
– mondta lapunknak a Miskolci Egyetem professzora, aki egyben a Metallurgiai és Öntészeti Intézet korábbi igazgatója is. Kifejezetten komikusnak találja, hogy például a környezeti hatások miatt aggódó pártok, szervezetek a szakmai és technológiai tényeket nem ismerve igyekeznek megtorpedózni az éppen csak jelentkező akkumulátor-újrahasznosító törekvéseket (legutóbb az Andrada cég járt így több helyszínen), miközben ilyen technológiával szavatolható, hogy ne legyen negatív környezeti hatása a gyártásnak, hangsúlyozza a professzor.
A szakértő szerint nem állítható, hogy éppen az Andrada eljárása lenne a legjobb technológia, a „best available technology”, noha amit egyelőre meg szeretne valósítani, az csak a fizikai előkészítő fázis. Ennek az eredménye a „black mass”, ami az értékes katódanyagot koncentrálja egy fekete por formájában. Kékesi professzortól megtudtuk, hogy ez egy nagyon keresett féltermék, amit hidrometallurgiai feldolgozással lehet végtermékekké alakítani. Az utóbbi fázis még fejlődik világszerte, éppen Kína ebben egy vezető technológiai hatalom. Dél-Koreában is kínai technológiával valósult meg egy új hidrometallurgiai üzem.
A professzortól megkérdeztük, hogy ha olyan zöld az akkumulátorgyártás, akkor miért találtak a Samsung gödi gyárában is használt mérgező anyagot a gödi kutak vizében. Válaszában hangsúlyozta, hogy éppen ezért kell a gyártási hulladékokat közvetlenül a kezelésére szakosodott újrahasznosító üzemekbe juttatni. Ugyanis a gödi esetnél is az történhetett, hogy nem tudták megfelelően tárolni a megnövekedett tömegű gyártásközi veszélyes anyagokat, így éppen egy szerves oldószer alkotója kerülhetett a talajba. Ez nem fordulhatna elő, ha a hulladékfeldolgozó cégeket engednék kialakulni, illetve fejlődni.
Viszont vannak, akik felkorbácsolják a közhangulatot, de nem tényekre hivatkoznak. Talán ezért késik a gyártásközi és az amortizációs hulladékokat újrahasznosító üzemek építése?
– tette fel a kérdést a professzor. „Ezzel az emberek, a környezet és minden résztvevő veszít” – hangsúlyozta Kékesi. „Ilyen technológiák éppen a fejlett ipari társadalmakban működnek kiváló biztonsággal és szigorú felügyelet alatt. Erre Magyarországon is szükség van, nemcsak az ártalmatlanítás miatt, hanem az igen értékes alkotók hasznosítása, valamint a fenntartható termelés miatt is” – tette hozzá.
A sajtóhíreket olvasva talán senkinek sem az ugrik be a lítiumion-akkumulátorokról, hogy azok zöldek lennének. Pedig éppen ez a valóság, ugyanis a benne rejlő nagyon drága összetevők végtelenszer újrahasznosíthatók – jelezte lapunknak Kékesi Tamás.
A fő értéket az akkumulátorban található „nemvasfémek”, azaz színesfémek (kémiai jellemzők alapján „átmenetifémek”) adják. A fizikai elválasztásokkal, dúsítással kapható féltermékről, a black massről már volt szó.
Ennek tonnája több ezer dollárba is kerülhet.
Az anódgrafit mellett ez tartalmazza a drága komplex fémoxidokat, finom porra őrölt formában. Ezt bélelt „big bag” zsákokban szállítják a hidrometallurgiai fémkinyerő üzemekhez, ahol savas technológiával (kioldás, szűrés, oldattisztítás, ionelválasztások, kristályosítás, oldat-visszajáratás stb.) végül igen tiszta színesfémsókat állítanak elő. Egy további lépésben lítium-karbonátként nyerik ki a szintén értékes és ritka lítium fémet. Ilyen a hidrometallurgia, ami teljesen zárt körfolyamat – a világban sok helyen működik primer ércek őrleményeinek és ilyen poros vagy iszapos hulladékanyagok feldolgozására. Bár bonyolultnak tűnik, de teljesen standard eljárásokon alapul, nem ez jelenti a veszélyességet. Inkább a black mass előállítása során a szerves elektrolit megfelelő leválasztása és kezelése lehet veszély forrása. Erre többféle megközelítés is van, minden feldolgozó üzem féltve őrzi – vagy szabadalmaztatja – a szerves alkotók kezelésére vonatkozó megoldását.
Több ilyen üzemet is meglátogatott már a professzor, és sehol nem tapasztalt hiányosságot.
Ilyen üzemek képe az interneten is megtalálható. Itthon akár egy városi parknak is tűnhet, amit körülötte lehet látni. A professzor szerint ilyen üzemeket érdemes közelebbről – és működés közben is – megismerni, hiszen a személyes tapasztalatok a legmeggyőzőbbek. Ezért egy magyar szakértőcsoport tagjaként még Koreába is ellátogatott. Elmondta, hogy érdemes nemcsak a technológiát tanulmányozni, de black mass mintákat is szerezni a Miskolci Egyetem laboratóriumaiban most is végzett vizsgálatok számára.
A lítiumion-akkumulátor az elektromos járművek szíve, amely katódból és anódból áll, akárcsak a hagyományos elemek esetében. Az anód szén-karbon alapú, amelynek fejlesztése főleg a szilícium alkalmazása irányában várhatóan eredményeket fog hozni. Viszont ennél különlegesebb a katódanyag, amit folyamatosan finomhangolnak, újítanak. A katódanyag megválasztása ugyanis közvetlenül meghatározza az akkumulátor teljesítményét. A fentebb említett komplex oxidok (például a leggyakrabban alkalmazott LiNiMnO2) fő alkotója a nikkel. Ez dominál a mennyiségében, hiszen egyre inkább helyettesíti a még drágább kobaltot. Ugyanakkor már nagy érték a lítium is, amióta ennek a nehezebben kinyerhető fémnek a termékként megjelenítésére is törekednek. Emellett léteznek – és népszerűek – a kisebb teljesítményű, de megbízható és olcsóbb lítium-vasfoszfát katódanyagok is a modern akkumulátorokban. Utóbbi katódanyag esetében inkább csak a lítium motiválja a feldolgozást a környezetvédelem mellett. Az aktív katód, illetve anódanyagokat alumínium, illetve rézfóliára „ragasztva” gyártják a működőképes elektródokat.
Tapasztaljuk, hogy már a réz is olyan drága fém, amit nem lehet elöl hagyni, mert egyből lecsapnak rá a tolvajok. A katódanyagból kinyerhető fémek, illetve ezek tiszta vegyületei még ennél is értékesebbek
– mutatott rá a professzor. Kiemelte, hogy ezek a nyersanyagok meglehetősen egyenetlenül oszlanak el a bolygón, Európának például nincs belőle, és a politikai helyzettől is függ, mennyire férünk hozzá. Az Európai Unió 25-30 ilyen kritikusnak nevezett „kritikus anyagot” listáz, amelyeknek a hulladékát magunknál kellene tartani, és újra fel kellene használni. Ezen a téren egyre inkább szigorodnak az uniós direktívák, amelyek az akkumulátorgyárakat is kötelezik az nagyobb arányú visszajáratott anyag felhasználására.
A professzor rámutatott, hogy Dél-Koreában rengeteg lítiumion-akkumulátort gyártanak, így hulladék is keletkezik bőven. Egyelőre még importálják a gyártáshoz szükséges nyersanyagot, azonban ez a kocka hamarosan fordulhat, ahogy egyre több végtelenszer újrahasznosítható nyersanyagra tesznek szert.
Ezt a logikát követheti a magyar kormány is, meglátva az újrahasznosításban rejlő gazdasági lehetőséget, amely egyben lökést is ad a zöldátállás felé. Ilyen újrahasznosító üzemet építene Magyarországon a lehetőségek hasznosítására alakult szlovén Andrada csoport is, de vannak más – még inkább jó referenciákkal és saját tapasztalatokkal rendelkező – jelentkezők keletről és nyugatról is. Utóbbiak azonban még csak „tapogatóznak”.
A tervek egyelőre „csak” az ártalmatlanításról és a dúsított black mass féltermék fizikai, mechanikai módszerekkel történő előállításáról szólnak.
Hosszabb távon érdemes lehet az értékes fémek (szervetlen vegyület formában vagy akár fémes állapotban történő) kinyerését biztosító hidrometallurgiai technológiát is megvalósítani az ilyen előkészítő üzemekhez kapcsolódóan a professzor szerint. Semmiképpen nem jó az egyre több – eredetileg még veszélyes – hulladékanyagot külföldre szállítani. Ez nehezen is teljesíthető, és a kinyert értékekről is le kellene így mondani. Persze a fizikai előkészítő műveletek után kapott black mass is olyan jól értékesíthető, mint a „meleg zsemle”, és ez a piac éppen most fejlődik.
A professzor elmondta, hogy a kutatócsapata ellenőrizte a lítiumion-akkumulátor-hulladékok feldolgozására vonatkozó technológiai lehetőségeket, ajánlatokat, így az Andrada csoport eljárásának a megfelelőségét is.
Egy hosszú és mélyre ható kérdéssort állítottak össze, amelyre az Andrada is adott a technológia részleteire kiterjedő válaszokat, sőt volt alkalom személyes konzultációra is. Ezen a szinten tehát jónak és támogathatónak látszott a meglepetéseket nem okozó elképzelésük – jelezte Kékesi.
Ugyanezt a már máshol kísérleti vagy termelő üzemekkel is rendelkező távolabbi, nyugati vagy keleti cégek is megtették, noha nem minden esetben adva mélységekig terjedő válaszokat. Azonban az éppen a létező referenciaüzemek működésébe betekintve lehetett a képet jobban kialakítani. Az ismert technológiák fő elemei egyébként szinte azonosak, inkább csak az egyes szennyezők elválasztásában és a termék garantálható tisztaságában vannak különbségek.
A professzor be is mutatja, hogy laboratóriumi kézi eszközökkel is előállítható a black mass, amire a megbízható és hatékony nagyipari módszerek kifejlődtek már.
Azonban, a töltött akkumulátorok bontása veszélyes lenne, ezért egy előzetes elektromos lemerítésre is szükség van, amit megfelelő elektrotechnikai rendszerekkel, illetve vezető közegbe merítéssel is meg lehet oldani. A különös veszélyt jelentő szerves alkotók eltávolítása a laboratóriumban termikus lépéssel történt, amit egyes ipari eljárások is alkalmaznak, megfelelő gáztisztító és porleválasztó rendszerekkel összekapcsolva, de léteznek mindezt szükségtelenné tevő, kis hőmérsékletű, újszerű megoldások is.
A hidrometallurgiai kinyerési műveletek nehezebben szemléltethetők, hiszen zárt edényekben, azaz „reaktorokban” zajlanak. Mégis, hogy mutassunk egy érdekes képet, alább látható a Miskolci Egyetemen fejlesztett komplexképző anioncserés oldattisztítási módszer laboratóriumi eszköze, egy kromatográfiás oszlop – két állapotában:
Itt az üvegfalon át látható, ahogy a nikkel- és a kobaltionok elválnak egymástól a gyantaágyon átfolyó oldatban. Tehát ezek a fémek igazán az oldott ionjaik formájában „színesek”, de a végterméksók is hordozzák ezeket a színeket:
A kép tetején látható a hulladék lítiumion-akkumulátor és a bontott anyagai, a jobb oldalán a kinyerési műveletek színes közegei, a bal oldalon pedig a kinyert színes sóként megjelenő végtermékek. Illetve egy termék fehér, ez pedig a lítium-karbonát só.
Mindez megtalálja az útját a katódgyárakba. A hidrometallurgiai műveletek mellékterméke a grafitmaradvány-por, amit megfelelő tisztítás után akár anódanyag gyártására vagy más célokra is fel lehet használni.
A híg savas oldatok, amiken keresztül a hidrometallurgiai műveletek zajlanak, nem jelentenek semmilyen veszélyt, a termékek pedig tiszta szulfát sók, illetve karbonát formában kerülnek vissza a katódgyárakba vagy éppen a szabadpiacra. „A tisztaság alapkövetelmény, nemcsak a közegekben és a termékekben, hanem a hidrometallurgiai eszközökben és az egész üzemben, majdnem patikaszinten” – világított rá a professzor.
A szakértő szerint a dél-koreai technológiák az egyik leghatékonyabbak és a legbiztonságosabbak a piacon, mert ott is cél a teljes hasznosítás, valamint ott is egyre szigorúbb a környezeti szabályozás, hasonlóan, mint az Európai Unióban. Korábban többször cikkeztünk arról, hogy az uniós szabályozás néha túlzottan is szigorúnak bizonyul.
A környezetvédelem nagyon fontos, és ezek olyan technológiák, amelyek ezt abszolút segítik, nem pedig veszélyeztetik
– állítja a professzor, aki szerint a nagyobb veszély az, ha a technológiát nem használjuk, „hiszen akkor mégis mi lesz a hulladékkal?”, teszi fel a kérdést. Az EU már letette a voksát az elektromobilitás mellett. Ez egy hosszabb távú célként velünk marad, és fejlődik.
Hazánkban kiemelt jelentőségű a járműipar, ráadásul a gyártók a magyar üzemekben is elkezdtek átállni az elektromos modellekre. Győrben az Audi, Kecskeméten pedig a Mercedes is belekezdett az elektromos autók gyártásába, valamint Debrecenben a BMW új üzemében is a legújabb elektromos modellek készülnek majd. Az esztergomi Suzuki-gyárban hibrid járművet már most is gyártanak. Emiatt a hazai autógyáraknak egyre nagyobb szüksége van akkumulátoripari beszállítókra, ráadásul növekszik a kereslet Európa-szerte az akkumulátorok iránt.
A professzor szerint tehát a legveszélyesebb az lenne, ha nem használnánk az újrahasznosítás technológiáját, mert akkor valóban hegyekben állna a hulladék, vagy hosszú távolságokra kellene szigorú feltételek mellett szállítani. Ez még a bázeli egyezménnyel sem egyeztethető össze, amely akár meg is tilthatja – megfelelő államközi egyezmények hiányában – a veszélyes hulladékok exportját. Magyarországon pedig már négy helyszínen is folyik az akkumulátorgyártás, ezért gyakorlatilag kötelező is lesz gondoskodni a hulladékok megfelelő kezeléséről.
2022-ben a hazánkba érkező külfölditőke-beruházások 73 százalékát az akkumulátoriparba és a járműgyártásba érkező források tették ki. Magyarországon a következő helyszíneken gyártanak lítiumion-akkumulátorokat:
A kormány pedig világosan kommunikálta, hogy nem fékez az elektromosautók piacán, sőt még gázt is ad. Ahogy 2022 augusztusában az Index is beszámolt róla, a CATL egy 3000 milliárd forintos (7,34 milliárd euró) beruházásba fogott Debrecenben, melynek keretében a vállalat megépíti második európai üzemét – a németországi akkumulátorgyár után.
Nagy Márton nemzetgazdasági miniszter tavaly szeptemberben rávilágított, hogy az akkumulátorgyártás szerves része a magyar gazdaságnak, a következő években több mint 6300 milliárd forintnyi fejlesztés érkezhet az ágazatba, amivel 20 ezer új munkahely létesülhet.
Magyarország a világ 4. legnagyobb akkumulátoripari hatalma lehet Kína, az Egyesült Államok és Németország után, hazánk gyártási kapacitása elérheti a 250 GWh-t, ezzel az európai szükséglet 35 százalékát leszünk képesek kiszolgálni
– húzta alá a miniszter.
A professzor is úgy véli, hogy Magyarországnak nem szabad kimaradni ezekből a lehetőségekből, és a sokat hallott akkumulátorgyártó „nagyhatalom” szavak egy fejlődési víziót jelölnek meg.
Ezt persze csak viszonylagos értelemben kell érteni, hiszen az abszolút szám Kína gyártókapacitásával nem is mérhető össze. Előrevetítve a fejlesztéseket 2027-re, a lítiumion-akkumulátor-gyártó kapacitások országonkénti abszolút megoszlásában – Kína, az USA és Németország után – valóban a 4. helyen állhat Magyarország, de ez csak 2 százalékot képvisel az összes termelésből. A jelenlegi közel 4 százalékos arány tehát csökkenhet, ami főleg az amerikai és a német gyártókapacitások erősebb fejlődését jelenti: Így nem mondható, hogy Németországhoz képest aránytalan lenne a magyar akkumulátoripar nagysága
– magyarázta lapunknak a professzor. Nagy Márton korábban kiemelte, hogy az akkumulátorgyárak jelentősen növelhetik a kutatás-fejlesztési ráfordításokat is. A CATL például már kutatói együttműködést kötött az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat akkumulátorkutatásokra specializálódott részlegével, emellett a kínai társaság saját kutatóintézete további kutatási együttműködések lehetőségét nyitja meg a magyar kutatók számára. Azt is kikötötte, hogy a kormány célja minden beruházás esetében, hogy azok az előírásoknak és környezetvédelmi feltételnek megfeleljenek, illetve minél több magyar cég és minél magasabb szinten kapcsolódhasson be a termelésbe beszállítóként, ezzel is javítva a magyar gazdaság versenyképességét.
Orbán Viktor miniszterelnök is meglepően sokat beszélt az évértékelőjében az autóipar zöldátállásáról. A beruházásokért folyó küzdelemről a kormányfő kifejtette, az a nyílt vízi úszóversenyekhez hasonlít:
Verekedni, lökdösődni kell, de ebben nem vagyunk rosszak, Rasovszky Kristóf világbajnokot szeretnénk utánozni, mert időtlen idők óta most először nem követői vagyunk egy technológiai, forradalmi átalakulásnak, hanem globális éllovasai, amivel megmentik az autógyárakat is
– fogalmazott Orbán Viktor.
Kékesi professzor ugyanakkor lapunknak jelezte, hogy az akkumulátorgyártáskor keletkező hulladék már kritikus problémává is válhat, amit azonnal kezelni kell, mivel az elektromos autók és az akkumulátorok is maradnak. A legjobb, amit tehetünk, hogy a legkisebb környezeti hatásra és a hulladékok újrahasznosítására törekszünk. Az akkumulátorok újrahasznosítása tehát egyszerre hatalmas üzlet és környezetvédelmi kényszer.
(Borítókép: Dr. Kékesi Tamás. Fotó: Németh Kata / Index)