Nové Technologie v Recyklaci: Cesta k Udržitelnější Budoucnosti

Článků popisujících technologie na třídění komunálních odpadů, na pyrolýzní zpracování plastů apod. existuje velmi mnoho. Je to téma populární, protože tyto odpady jsou produkovány nejen firmami, ale také občany. A články to jsou zajímavé, i když často efektní, dobře prodejné i neodborné veřejnosti. Snadno se v nich promítají velká čísla, procenta a lze je zajímavě graficky znázornit.

My se však zaměříme na nové, nestandardní a relativně drahé technologie a na odvahu zpracovatelů a investorů pustit se do jejich vývoje. Následně je totiž musí obhájit v rámci povolovacích procesů, aby nakonec mohly být uvedeny do provozu.

Recyklace Plastů

Třídění plastů je zdrojem zdlouhavé a nákladné práce - ale nový objev naznačuje, že by to mohlo být minulostí. V současném systému recyklace plastů je třídění skoro stejně důležité jako samotné zpracování - plasty různých složení se musí důkladně roztřídit, aby mohly být zpracovány bez kontaminace.

Nový niklový katalyzátor může být významný krok směrem k tomu, aby smíšené plastové odpady nebyly bariérou, ale zdrojem. Vědci vyvinuli katalyzátor na bázi niklu, který dokáže rozkládat různé druhy plastů přímo na užitečné chemické složky.

V článku Popular Science se uvádí, že vědci vyvinuli katalyzátor na bázi niklu, který může rozkládat běžné polymerní typy-zejména polyolefiny (například polyethylen či polypropylen) - na hodnotné oleje a vosky. Proces spočívá v chemickém rozštípnutí polymerních řetězců - katalyzátor napomáhá prasknutí vazeb, které drží monomery pohromadě, přičemž výsledné fragmenty lze opět využít jako suroviny pro výrobu nových produktů.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

Nový katalyzátor zapadá mezi tzv. chemickou recyklaci, kde polymery nejsou pouze mechanicky přetopeny, ale chemicky rozloženy na monomery nebo jiné základní součásti. Současné systémy recyklace plastů trpí několika zásadními nedostatky. Za prvé, mnoho plastů je smíšených - kombinace různých polymerů nebo příměsí- kombinace různých polymerů nebo příměsí (barviva, aditiva, zbytky potravin) brání efektivní recyklaci. Za druhé, třídění plastů je energeticky náročné, nákladné a často chybné.

Rozsah použitelných plastů: Zatím se katalyzátor osvědčil především u polyolefinů. Plasty jako PVC (polyvinylchlorid) obsahují halogeny a další prvky, které komplikují chemické zpracování. Následující kroky pro výzkumníky zahrnují optimalizaci katalyzátorů pro širší spektrum plastů, testování v reálných podmínkách (odpady z domácností, směsi plastů, kontaminace), a přechod do pilotních provozů.

Nepotřebujeme už jen lepší koše nebo šetrnější plasty - možná potřebujeme chemickou transformaci plastové recyklace.

Pokročilá recyklace plastů v Chemparku Záluží

V Chemparku Záluží u Litvínova vzniká nové zařízení na pokročilou recyklaci plastů. Využívá moderní technologii, která pomocí pyrolýzy přeměňuje směsný plastový odpad na kapalné a plynné suroviny. Tyto látky pak slouží jako suroviny k výrobě nových plastů ve vysoké kvalitě, které lze použít i pro potravinářské obaly nebo hygienické výrobky.

Zařízení zpracuje až 24 000 tun plastů ročně a poradí si i s obtížně recyklovatelnými nebo znečištěnými plasty, které se dosud většinou energeticky využívaly. Tím se materiálově využije větší množství odpadu a díky tomu se sníží emise CO₂. Pokročilá recyklace navíc umožňuje nahradit ropu při výrobě plastů a šetřit tak přírodní zdroje. Jde o důležitý krok k udržitelnějšímu nakládání s odpady.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Recyklace Betonu z Demolic

Může být recyklace betonu z demolic udržitelnější? Nová recyklační technologie společnosti Sika využívá synergie chemicko-mechanického zpracování odpadu z demolic betonu.

Zahrnuje povrchovou karbonataci cementové matrice, která je změkčována a odstraňována otěrem. Tím se získá čerstvě obnažený povrch, který je schopen další karbonatace, až se v konečné fázi získá kamenivo zbavené cementového materiálu.

Recyklační proces vyvinutý společností Sika řeší několik problémů souvisejících s nejmodernější recyklací stavebního demoličního odpadu. V relativně jednoduchém a efektivním procesu lze z betonového odpadu získat čisté kamenivo.

Srovnávací testy procesu „reCO2 ver“ společnosti Sika prokázaly, že nový beton s obsahem recyklátu má podobné vlastnosti jako zcela nový výrobek. Díky novému postupu lze beton z demolic zcela recyklovat a ušetřit ho od skládkování.

Dosavadní pokusy o recyklaci starého betonu vedly k poměrně nízké míře recyklace a v konstrukčním betonu lze těmito recyklovanými materiály nahradit pouze 30 % primárního materiálu.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

Recyklace Solárních Panelů

Společnost TECHNOWORLD jako první v ČR využívá japonskou metodu „horkého nože“, která umožňuje čistší a efektivnější recyklaci solárních panelů.

Společnost TECHNOWORLD, jediný zpracovatel solárních panelů v České republice s certifikací WEEELABEX, oznámila zavedení unikátní japonské technologie recyklace známé jako „horký nůž“. Hlavní výhodou této metody je schopnost oddělit sklo z panelu bez jeho poškození, v podstatě „sloupnutím“ skleněné vrstvy.

Nová technologie umožňuje výrazně čistší separaci všech výstupních materiálů a usnadňuje splnění zákonem stanovených kvót na využití a recyklaci solárních panelů. Podle platné legislativy musí výrobci zajistit zpětný odběr a recyklaci alespoň 80 % použitých materiálů, přičemž moderní technologie umožňují dosáhnout až 95% efektivity.

„Zavedením této technologie přinášíme na český trh nový standard v oblasti recyklace solárních panelů. S rostoucím počtem instalovaných fotovoltaických elektráren v Česku nabývá otázka ekologické likvidace vysloužilých panelů na významu. Většina panelů obsahuje především sklo a hliník, ale také vzácné kovy jako stříbro či měď. Nová recyklační linka bude primárně sloužit kolektivním systémům ASEKOL Solar a Retela, které zajišťují sběr a zpracování vyřazených panelů.

Recyklace Vzácných Kovů

Popíšeme dvě takové nově vyvíjené a budované technologie pro recyklaci vzácných kovů. Záměrně upozorňujeme, že se nejedná o drahé, ale vzácné kovy, a to o lithium a soubor kovů obsažených v lithiových bateriích a o kadmium obsažené v nikl-kadmiových bateriích.

Lithiové a lithium iontové akumulátory a jejich zpracování

Jednička na trhu ve zpracování současných automobilových baterií, to znamená olověných s kyselým elektrolytem, je v ČR společnost Kovohutě Příbram nástupnická a.s. Již před časem začala vyvíjet postupy pro recyklaci lithiových baterií, a to ze zcela pragmatických důvodů.

Dnes je provoz automobilů založen na používání olověných akumulátorů, a to je hlavní byznys této firmy. Pokud ale půjde současný trend a prognóza přechodu na elektromobilitu stále kupředu, potom přijde okamžik, kdy olověných baterií bude stále méně a společnost nebude mít náhradu.

Lithiové baterie se, na rozdíl od olověných, vyskytují v různých podobách. Od malých knoflíkových, přes tužkové, až po nestandardní rozměry baterie. Samozřejmě se vyrábí i ve tvaru klasických autobaterií.

Lithium iontové, stejně jako lithiové baterie se dnes vyrábí v pevném skupenství, bez hořlavého elektrolytu. Technologie zpracování lithiových baterií v Příbrami není zásadně odlišná od běžné praxe: kovy projdou tavením v tavicí peci. Možný je i druhý způsob, chemický, tj. loužení, ale ten se v Kovohutích nepoužívá.

Zcela zásadní přístup je při přípravě těchto baterií k recyklaci, kdy je potřeba provést demontáž, vybití, drcení a separaci takovými postupy, aby nebyl ohrožen provoz, bezpečnost práce a zdraví pracovníků. Práce s nevybitými články je nebezpečná a baterie lehce zahoří. Likvidace takového požáru je náročná a lithium se hasí velice špatně.

Při samotném zpracování je největší problém rozmanitost lithiových baterií, které se vyrábí od malých a různě balených až po velké sestavy. Po jejich přípravě k termickému procesu již nic nebrání vytěžení. Obecně se bavíme o recyklaci lithia, ale v první řadě jde o kobalt, následně o nikl a až potom jde o lithium (velmi dobré vysvětlení má ve svém článku doc. Ing. Tomáš Kazda, Ph.D.

Důležité je uvědomit si, jaké jsou teploty tání a teploty varu uvedených kovů. Kobalt a nikl jsou si v tání podobné, pod 1500 °C, ale lithium se při této teplotě již dávno odpaří (teplota tání je 180,5 °C a teplota varu 1342 °C). Lithium je tedy možné vytěžit až ze sekundárních materiálů, jako jsou odprašky apod.

Nikl-kadmiové baterie a jejich zpracování

V tomto případě je jedničkou na trhu, ale zároveň velký hráč i na evropském trhu, společnost NIMETAL, spol. s r.o. Spolupracuje se zahraničními partnery, kteří se zabývají demontáží, ale ne koncovým zpracováním materiálů, a je zároveň přímým spolupracovníkem českého výrobce NiCd baterií, společnosti SAFT Ferak.

Na rozdíl od lithiových baterií se jedná o baterie alkalické, které mají niklové a kadmiové elektrody (na železném nosiči) a jsou uloženy v roztoku hydroxidu draselného. Důvodem vývoje nové technologie je v tomto případě efektivita celého systému, rychlost využití recyklátu, úspora při jeho recyklaci a samozřejmě uhlíková stopa a s tím sekundární, ale zásadní dopad na životní prostředí.

Přestože se v Evropě nové NiCd baterie vyrábí, a provádí se jejich demontáž, recyklace kadmia zde již neprobíhá. Recyklace a znovuzískání čistého kovu je proto nutné zajistit v zahraničí, dokonce za oceánem.

Efektivita systému, kdy se znečištěné, nepoužitelné kadmium musí z ČR odvézt přes půl světa a potom znovu přivézt zpět, je špatná, časově a ekonomicky neuspokojitelná a s nepříznivým dopadem na globální životní prostředí.

Společnost NIMETAL tyto NiCd alkalické akumulátory demontuje, jsou většinou v sestavách pro trakční, nebo staniční baterie, pro manipulační techniku. Na rozdíl od olověných baterií, kde jsou anoda i katoda ze stejného druhu, u NiCd baterií je katoda ze železa a kadmia, anoda je ze železa a niklu.

To znamená, že po vyprázdnění od elektrolytu a rozstřižení baterie, je lze samostatně rozdělit. Nikl je na anodě nanesený, kdežto kadmium je zalisováno mezi dvě kovové perforované desky. Kadmium je v malých granulích, ale větších než perforace desek, proto je pevně fixováno.

Získání niklu je klasické, běžným tavením, obdobně jako při zisku z lithiových baterií. Kadmium s sebou ale nese stejný problém, jako je popsán u lithia. Má nízký bod tání (321 °C) a také nízký bod varu (767 °C).

Jakou technologií lze kadmium z uzavřených desek vytěžit, jak zároveň neohrozit pracovníky a zlepšit dopad na pracovní a zároveň životní prostředí? Uděláte si z problému důvod a najdete cestu.

Společnost NIMETAL, spol. s r.o. ve spolupráci s výzkumníky z vysokých škol vyvinula zařízení pro destilaci kadmia pod vakuem. Tyto postupy jsou již známé, ale zařízení je zcela nové a v současné době na něm probíhají technické zkoušky, před dokončením je dokumentace EIA s jasně pozitivními výsledky.

Z logiky věci je jasné, že s negativními elektrodami (katodami), které již ve výrobě snesou manipulaci bez jeho uvolnění, lze pracovat, přenášet je a kovové kadmium se nikam neuvolní, nic nekontaminuje. V peci, kde se pracuje pod vakuem, je kadmium za tepla oddestilováno a po ochlazení zkondenzuje zpět na pevný kov. Po přisátí vzduchu již v prostředí žádné volné kadmium není. Získá se čistý přetavený kov.

Pokud se podíváme na obě technologie z pohledu dopadu na zdraví člověka, nebude při nich docházet ke kontaminaci pracovního prostředí, protože budou uzavřené. Pro provozovnu společnosti NIMETAL, spol. s r.o. bylo provedeno měření pracovního prostředí, kde výsledek dosáhl cca pětinového zatížení oproti povoleným limitům.

V nově připravované provozovně byly provedeny testy s různými formami baterií a naměřené znečištění bylo na úrovni měřitelnosti, nelze se vůbec bavit o přiblížení se limitům pro pracovní prostředí a obsahy ve výduších byly zanedbatelné.

Z ekologického hlediska jsou nejefektivnější ty cesty, které nezatěžují životní prostředí náročnou logistikou. Společnost Kovohutě dokáže pokrýt potřebu celé ČR, baterie neodchází do zahraničí, a jsou zpracovány technologií, která je recykluje s následným materiálovým použitím na úrovni cca 90 %.

I společnost NIMETAL, spol. s r.o. je na tom obdobně. Využití je principem stejné, efektivita také a po najetí plného provozu bude velkým přínosem zrušení náročné logistiky po světě. Evropa najde pro kadmium svou koncovku.

Domníváme se, že ukázky novátorských technologií, přístupu našich partnerů k životnímu prostředí, vizionářský pohled do budoucnosti a příprava na nadcházející časové období z pohledu např. ESG a dalších hodnotících parametrů si zaslouží obdiv a pochvalu stejně, jako pokroky v třídění komunálních odpadů.

Recyklace Vzácných Zemin

Čeští vědci vymysleli unikátní způsob recyklace kovů vzácných zemin, které jsou zásadní pro elektroauta, datová centra i větrné elektrárny. Mohlo by to vést k evropské nezávislosti na Číně. Ta má v podstatě monopol na těžbu těchto nerostů, které ale zpracovává vysoce neekologickým způsobem. Bez takzvaných neodymových magnetů by ale například elektroauta vůbec nejezdila.

Extrémní síla neodymových magnetů se využívá ve všech elektromotorech, ať už pohánějí auta, stíhačky nebo turbíny.

Ložiska jsou i v Evropě, ale těží se především v Číně. Ta podle Mezinárodní energetické agentury z 90 procent kontroluje i zpracování rudy, ve které jsou všechny prvky dohromady a je technologicky i ekologicky náročné je oddělit.

„Jsou potřeba kaskády zařízení, které čítají stovky až tisíce reaktorů, kde se to míchá a extrahuje, a hlavně to produkuje velké množství odpadu, kyselin, extrakčních činidel. A co je podstatné, v té rudě nejsou jenom prvky vzácných zemin, většinou se s nimi nachází i uran a thorium a generuje se i radioaktivní odpad,“ popisuje Polášek.

Recyklace magnetů

Podobně náročná je i postupně se rozvíjející recyklace magnetů z elektromotorů. A naši odborníci teď našli novou, podstatně jednodušší cestu.

„Můžeme použít vodu jako rozpouštědlo, nepotřebujeme žádná organická rozpouštědla ani koncentrované kyseliny, stačí pokojová teplota. Speciálně vytvořené organické molekuly, která umí navázat jednotlivé prvky a dají se tak vyseparovat i z vysloužilých magnetů.

„Proces začíná rozpuštěním magnetů, ke kterým přidáme chelátor a postupně vznikají komplexy. Jako první se srážejí větší lanthanoidy jako neodym a praseodym a můžeme je odliftrovat, zatímco ty větší jako terbium a dysprosium zůstanou v roztoku. A to opakujeme tak dlouho, až získáme čisté vzorky jednotlivých látek.“

České zjištění

Zároveň se podle Miloslava Poláška dá zpracovat neodymový magnet jakéhokoli složení: „Uprostřed motoru je třeba vyšší teplota než na okraji a tím pádem je potřeba jiného složení, více odolné než na tom okraji a takže složení se liší a to je důvod, proč potřebujeme mít schopnost zpracovat libovolný materiál, abychom z něj mohli vyrobit magnet pro nejrůznější aplikace.

Vysokou účinnost své metody si odborníci otestovali na reálných magnetech současných elektroaut dvou různých automobilek. „Zpracovali jsme ten magnet, prošel několika cykly dělení těch prvků až do výsledku, kdy jsme získali neodym s čistotu 99,7 procenta, což je tedy více než dostatečné na to, aby se z toho materiálu daly vyrobit nové magnety,“ říká Polášek.

tags: #recyklace #nové #technologie

Oblíbené příspěvky:

• Příklady humanitárních katastrof
• Odpad z nikotinových sáčků a e-cigaret v ČR
• Odpadkové koše pro děti s potiskem zvířat
• Ekologické palivo z pilin
• Regulace rodenticidů