Rolą akumulatorów jest nie tylko umożliwienie rozruchu silnika, acz to właśnie dlatego mówi się, że są sercem pojazdu. W całym cyklu życia akumulator jest rozładowywany i ponownie ładowany. Co zrobić, gdy to serce ma już dość?

Ten, kto szczyci się nie tylko najwyższą jakością swoich produktów, ale również troską o środowisko, lokalną społeczność i pracowników firmy, ten realizuje społeczną odpowiedzialność biznesu. Corporate Social Responsibility (CSR) to także innowacje, które mają poprawić zrównoważenie środowiskowe oferowanych produktów. Celem takich działań jest zmniejszenie emisji CO2 i odpadów wytwarzanych w procesach produkcji, a także opracowanie przyjaznych dla środowiska i zrównoważonych procedur demontażu, recyklingu i rafinacji zgodnie z zasadami gospodarki o obiegu zamkniętym.
Emisje gazów cieplarnianych, nazywane inaczej śladem węglowym organizacji (ang. carbon footprint), obejmują całkowitą sumę emisji wywołanych bezpośrednio lub pośrednio przez organizację. Ślad węglowy związany z produkcją samochodu jest niezwykle złożony. Rudy należy wykopać z ziemi i wydobyć z nich metale, które następnie muszą zostać zamienione na części samochodowe. Każdy etap procesu wymaga energii. I tu dochodzimy do paradygmatu współczesnej motoryzacji – energii i elektromobilności.

IPCEI przedmiotem wspólnego europejskiego zainteresowania
Pod koniec 2017 r. Komisja Europejska uruchomiła europejski sojusz na rzecz baterii z zainteresowanymi państwami członkowskimi i podmiotami branżowymi, a w maju 2018 r. przyjęła strategiczny plan działania na rzecz baterii. Czym jest Important Projects of Common European Interest (IPCEI)? To specjalny mechanizm finansowania, dopuszczający udzielenie pomocy publicznej. Dość powiedzieć, że w oparciu o IPCEI KE zdefiniowała projekt strategiczny European Battery Alliance (EBA). Jego celem jest połączenie wysiłków europejskich firm na rzecz budowy silnego przemysłu produkcji ogniw i baterii przy wsparciu państw UE. Wszystko to, by wspierać rozwój innowacyjnych i zrównoważonych technologii budowy akumulatorów litowo-jonowych (z płynnym i stałym elektrolitem), które są trwalsze, mają krótszy czas ładowania, są bezpieczniejsze i bardziej przyjazne dla środowiska niż dostępne obecnie baterie. Ambitny plan zakłada działanie w zakresie badań i rozwoju w celu zapewnienia w całym łańcuchu wartości baterii innowacji wykraczających poza stan najnowszej wiedzy naukowej i technicznej, od wydobywania i przetwarzania surowców, wytwarzania zaawansowanych materiałów chemicznych, projektowania ogniw i modułów baterii oraz ich włączania do inteligentnych systemów, po recykling i zmianę przeznaczenia zużytych baterii.
Innowacje mają również poprawić zrównoważenie środowiskowe wszystkich segmentów łańcucha wartości baterii, skoro oczekuje się redukcji emisji CO2 i odpadów wytwarzanych w różnych procesach produkcji, a także opracowania przyjaznych dla środowiska i zrównoważonych procedur demontażu, recyklingu i rafinacji.

Elektromobilność
W większości współczesnych pojazdów elektrycznych stosuje się akumulatory litowo-jonowe. Jednym z ich najistotniejszych elementów składowych jest aktywny materiał katodowy, który wpływa na wydajność, niezawodność, koszty, trwałość i rozmiar. Badania nad wysoko wydajnymi materiałami akumulatorowymi do pojazdów elektrycznych, jakie realizują inżynierowie firmy BASF, dowiodły, że porowata powierzchnia cząstek aktywnego materiału katodowego odgrywa decydującą rolę w technologiach szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych przyszłości, a różnorodne rozmiary poszczególnych jonów skutkują ich niezwykle dużą gęstością w katodzie, co stanowi warunek konieczny zwiększenia zasięgu jazdy samochodów elektrycznych. BASF jest jednym z 17 uczestników bezpośrednich spośród 7 państw członkowskich zakwalifikowanych do uzyskania wsparcia w ramach IPCEI.
– Dla BASF ograniczanie zużycia energii i emisji odpadów stanowi wieloletnią praktykę, wynikającą z zasad zrównoważonego rozwoju, strategicznego dla działania firmy – dowodzi dr Agata Kruszec, z Działu Rozwoju Rynku, BASF Polska. – Przykładem może być zintegrowany proces produkcyjny Verbund. W jego ramach zaprojektowane zostały wydajne łańcuchy produkcyjne, począwszy od podstawowych chemikaliów po produkty dla użytkowników końcowych. Koncept ten oparty jest na efektywnym wykorzystywaniu synergii procesowych i logistycznych, w konsekwencji których procesy chemiczne stają się mniej energochłonne, osiągają wyższe wydajności produktów i oszczędzają zasoby. Dzięki koncepcji Verbund BASF globalnie w skali roku osiąga oszczędności w wysokości ponad 1 mld euro, a także unika emisji około 6 mln ton gazów cieplarnianych.
Koncern posiada 355 zakładów produkcyjnych na całym świecie, ale to właśnie 6 zakładów Verbund odpowiada za ponad 50% produkcji.
W listopadzie 2018 r. BASF ogłosił nową strategię, której istotną częścią jest program Carbon Management, czyli strukturalne podejście do zarządzania emisjami gazów cieplarnianych.
– W jego ramach zadeklarowaliśmy, że do 2030 r. podwoimy wolumen naszej produkcji bez wzrostu całkowitej emisji gazów cieplarnianych. Tak zdefiniowane cele wymagają zrewidowania podejścia do obecnych procesów, m.in. produkcyjnych, a także zintensyfikowania prac badawczo-rozwojowych w kierunku wdrażania nowych technologii, które także bardzo mocno powiązane są z rozwiązaniami digitalnymi – podkreśla reprezentantka firmy.
Konsekwencją takiego holistycznego podejścia do odpowiedzialności środowiskowej są także kolejne inwestycje BASF, by wspomnieć komunikat o powstaniu nowego zakładu produkcji materiałów aktywnych materiałów katodowych w Schwarzheide (Niemcy) w ramach wieloetapowego planu inwestycyjnego mającego na celu wsparcie europejskiego łańcucha wartości pojazdów elektrycznych. Rocznie zakład BASF ma dostarczać materiały do produkcji akumulatorów do około 400 000 pojazdów elektrycznych. Zakład w Schwarzheide będzie wykorzystywać prekursory aktywnych materiałów katodowych z zakładu w Harjavalcie (Finlandia), którego budowę BASF zapowiedział wcześniej. Uruchomienie obu zakładów zaplanowano na 2022 r.

100-procentowy recykling akumulatorów?
Co istotne, akumulator ołowiowy ma już dziś najlepszy współczynnik recyklingu w porównaniu z innymi odpadami konsumpcyjnymi. W 2015 r. Environmental Protection Agency – agencja federalna USA ds. ochrony środowiska – opublikowała raport, w którym baterie ołowiowe znalazły się na pierwszym miejscu (ze wskaźnikiem recyklingu na poziomie 99%) wśród wszystkich dóbr konsumpcyjnych, jakie poddaje się recyklingowi. Pozostawiając w tyle tekturowe pudła (88,5%), metalowe puszki (71%), a tym bardziej te aluminiowe (55%). Dowiedziono też, że materiały stosowane w akumulatorach samochodowych są najczęściej przetwarzanym produktem konsumenckim na świecie. Co więcej, ołów może być wielokrotnie poddawany recyklingowi.
Okazuje się, że wizja świata, w którym 100% akumulatorów samochodowych jest poddawanych recyklingowi, nie jest tak odległa, skoro pierwszy taki został poddany recyklingowi 4 lata wcześniej, nim Henry Ford pokazał światu model T. Był rok 1904 r., gdy w Hagen (w Niemczech) pierwszy zużyty akumulator poddano recyklingowi materiałowemu.
– Recykling oszczędza zasoby, ponieważ odzyskane tworzywa sztuczne i metale mogą być wykorzystane do produkcji nowych baterii – mówi Michał Krajczyński, area sales manager reserve power Poland speciality battery w firmie EnerSys. – Innowacyjne i zaawansowane technologicznie procesy produkcyjne sprawiają, że ołów w każdym akumulatorze EnerSys jest poddawany recyklingowi w 99%. Zatem za każdym razem, gdy kupujesz jeden z naszych produktów, możesz mieć pewność, że pomagasz zachować cenne zasoby, jednocześnie czerpiąc korzyści z wydajności, jaką przynosi recykling.
EnerSys to globalny lider w rozwiązaniach przeznaczonych do magazynowania energii w wózkach widłowych i innych pojazdach o napędzie elektrycznym. Akumulatory EnerSys są stosowane także w telekomunikacji, sektorze usług użyteczności publicznej, UPS, medycynie i transporcie.
I jak dowodzi jej reprezentant, proces recyklingu jest niebywale prosty. Dzięki podpisanym umowom rolą warsztatu jest sukcesywne zbieranie starych akumulatorów, by raz na jakiś czas ołowiowo-kwasowym złomem zajęła się firma zbierająca. W jednym z zakładów ołów i ciężkie materiały są oddzielone od tworzywa sztucznego. Ołów topi się, by ponownie uformować pożądane płyty ołowiane i inne elementy akumulatora. Polipropylen z obudowy? Ten stanowi ok. 5,5% wagi przeciętnego akumulatora i jest formowany w granulki, które zbudują nowe obudowy baterii. Podobnie jest z polietylenem. Stary kwas akumulatorowy? Elektrolit (ok. 14% wagi akumulatora) przekształcany w siarczan sodu wykorzystuje się w produkcji detergentów, szkła i tkanin. Przerabia się także oczywiście frakcję metaliczną.
Kluczowym etapem procesu jest rafinacja ołowiu surowego. Aby wytworzyć ołów najwyższej czystości, ołów surowy poddawany jest wieloetapowej rafinacji (destylacji) ogniowej celem usunięcia zanieczyszczeń.
– To o tyle istotne, że w celu zapewnienia większej mocy płyty w naszych akumulatorach w 99,99% zostały wykonane z czystego ołowiu. Są też niezwykle cienkie, dzięki czemu w akumulatorze mieści się ich więcej – dodaje Michał Krajczyński z EnerSys.
Mowa o akumulatorach Odyssey Performance Series, które bazują na technologii TPPL (Thin Plate Pure Lead). A jak wiadomo, większa liczba płyt ołowianych, to więcej mocy. Ale to już temat na osobny artykuł.

Rafał Dobrowolski
Fot. Materiały firmy BASF i EnerSys