बैटरी रीसाइक्लिंग

बैटरी रीसाइक्लिंग

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लीड एसिड बैटरी रीसाइक्लिंग

एक परिपत्र अर्थव्यवस्था में बैटरी रीसाइक्लिंग के लिए एक प्रतिमान

इस ब्लॉग में, हम ऊर्जा भंडारण उद्योग के लिए एक मॉडल के रूप में विशेष रूप से सीसा एसिड बैटरी बैटरी रीसाइक्लिंग पर लग रही होगी। हम सभी एक परिपत्र अर्थव्यवस्था की अवधारणा और लाभ के बारे में जानते हैं । इसका सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा न केवल उपयोग किए गए सामानों के लिए रीसाइक्लिंग प्रक्रियाएं हैं बल्कि स्क्रैप सामग्रियों के संग्रहण और परिवहन के लिए एक स्थापित, सुरक्षित बुनियादी ढांचा भी है। कई वाणिज्यिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों, विशेष रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों और ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए बैटरी के बढ़ते उपयोग के साथ, बैटरी कच्चे माल की सोर्सिंग और उन बैटरी की पुनर्चक्रणीयता पर चिंता बढ़ रही है । यह काफी स्पष्ट है कि उनकी पुनर्चक्रण और उनके निर्माण के लिए कच्चे माल की उपलब्धता अभिन्न रूप से जुड़े हुए हैं ।

कई इलेक्ट्रोकेमिकल स्टोरेज तकनीकें हैं जो वर्तमान में आज दुनिया में अधिकांश बैटरी निर्माताओं और उपयोगकर्ताओं का प्रतिनिधित्व करती हैं।
चित्रा 1. MWh के एक समारोह के रूप में दुनिया भर में बेचे जाने वाले विभिन्न बैटरी रसायनों का अनुपात
अंजीर. 1 सालाना उत्पादित विभिन्न प्रकार की बैटरियों की वैश्विक एमडब्ल्यूएच बिक्री द्वारा अनुमानित विभाजन को दर्शाता है। स्पष्ट रूप से सीसा एसिड और लिथियम आयन बैटरी दो प्रौद्योगिकियों कि वर्तमान बैटरी बाजार पर हावी हैं । समान रूप से स्पष्ट है, ली आयन बैटरी की बहुत तेजी से विकास दर है, और इस विकास दर के बारे में चिंताएं हैं । एक लिथियम बैटरी के लिए एक वाणिज्यिक रीसाइक्लिंग प्रक्रिया की कमी है जो जीवन निपटान समस्याओं के अंत में परिणाम हो सकता है ।

दूसरा यह है कि बढ़ती मांग के लिए बैटरी के निर्माण के लिए अपर्याप्त सामग्री हो सकती है । दोनों अभिन्न रूप से जुड़े हुए हैं और इस ब्लॉग में, हम देख रहे होंगे कि सभी प्रकार के इलेक्ट्रोकेमिकल स्टोरेज सिस्टम की बैटरी रीसाइक्लिंग के लिए लीड एसिड केमिस्ट्री कैसे एक मॉडल हो सकती है।
लीड एसिड केमिस्ट्री को अलग करने वाले गुणों में से एक इसकी उम्र है । इस वजह से हम रीसाइक्लिंग और निर्माण सामग्री के सभी पुनः उपयोग के तरीके विकसित किया है, हद तक है कि हम पूरी बैटरी के लगभग एक १००% वसूली दर का दावा कर सकते हैं ।

यह प्रभावशाली आंकड़ा सिर्फ सामग्री को तोड़ने, वर्गीकरण और परिष्कृत करने के लिए उपयोग किए जाने वाले यांत्रिक और रासायनिक तरीकों का एक कार्य नहीं है, यह संग्रह और वितरण नेटवर्क होने के बारे में भी है। सीसा गलाने और शोधन की प्रक्रिया कई हजारों वर्षों के लिए मनुष्यों के लिए जाना जाता रहा है । हालांकि, सीसा के बहुत गुण है, जो बैटरी रीसाइक्लिंग के पक्ष में है, यानी कम पिघलने बिंदु और प्रतिक्रियाशीलता की कमी है, उन विशेषताओं जो अपनी इलेक्ट्रोकेमिकल गतिविधि को कम करने और इसलिए अपनी ऊर्जा घनत्व हैं । यह पुनर्चक्रण बैटरी के लिए एक निर्माण सामग्रीके रूप में सीसा की स्वीकृति में एक प्रमुख कारक है । यह इसकी ज्ञात विषाक्तता के बावजूद है। यह विषाक्तता है जो वर्तमान में चिंता का विषय है, दोनों बैटरी निर्माताओं और बैटरी recyclers के लिए ।

इस कारण से, पारंपरिक प्रदूषणकारी पायरोमेटलर्जिकल तकनीकों के लिए वैकल्पिक तरीके विकसित किए जा रहे हैं। ये तरीके सॉल्वैंट्स में बैटरी एक्टिव मटेरियल के विघटन पर भरोसा करते हैं, फिर विभिन्न प्रकार के रासायनिक रूपों में सीसा निकालते हैं। हम पेशेवरों और अगले ब्लॉग में दोनों दृष्टिकोण के विपक्ष पर चर्चा करेंगे और उनके रिश्तेदार गुण पर एक दृश्य दे । लेकिन इस उदाहरण के लिए, हम सीसा एसिड प्रौद्योगिकी और रीसाइक्लिंग बुनियादी ढांचे और वर्तमान में उपयोग में तरीकों पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं । इस बिंदु पर, यह संक्षेप में रीसाइक्लिंग के सामांय सिद्धांतों को कवर करने के लिए बाधाओं जो प्रभावी ढंग से और व्यावसायिक रूप से सभी बैटरी प्रकार रीसायकल को दूर करने की जरूरत की सराहना करने के लिए उपयोगी होगा ।

रीसाइक्लिंग की एक सामान्य परिभाषा होगी:

  • “अपशिष्ट को उपयोग योग्य सामग्रियों में बदलने की कार्रवाई या प्रक्रिया।
  • इस परिभाषा को और अधिक परिष्कृत किया जा सकता है और दो धाराओं में विभाजित किया जा सकता है: खुला और बंद-लूप रीसाइक्लिंग।
बैटरी रीसाइक्लिंग
चित्रा 2। बंद और ओपन-लूप रीसाइक्लिंग मॉडल दिखाते हुए मानक रीसाइक्लिंग मॉडल
बैटरी रीसाइक्लिंग
चित्र 3। लीड-एसिड बैटरी की परिपत्र अर्थव्यवस्था रीसाइक्लिंग क्रेडेंशियल्स

अंजीर. 2 दोनों प्रकार के सामान्य सिद्धांत देता है। बंद लूप का मतलब है कि बरामद सामग्री को उनके मूल उद्देश्य में पुन: उपयोग किया जाता है, जैसे अपशिष्ट कांच की बोतलों को अधिक कांच की बोतलों में पुनर्नवीनीकरण किया जा रहा है। ओपन-लूप रीसाइक्लिंग बरामद सामग्रियों को एक अलग में पुनः प्राप्त करना है, और अंततः अनुपयोगी कचरे के रूप में समाप्त होने से पहले शायद एकल उपयोग है। इसका एक उदाहरण एक शॉपिंग मॉल को स्थानीय हीटिंग प्रदान करने के लिए घरेलू कचरे का जलाए जाना होगा। द्वारा उत्पादों, मोटे तौर पर NOx, SOx और CO2 के रूप में गैसों, प्रदूषक माना जाएगा । किसी भी ठोस द्वारा उत्पादों को भी एक अनुपयोगी अपशिष्ट, एक लैंडफिल में समाप्त होगा ।

जबकि ऊपर दिए गए रीसाइक्लिंग की परिभाषाएं चर्चा उद्देश्यों के लिए ठीक हैं, हमें एक शब्द जोड़ने की आवश्यकता होगी: “आर्थिक रूप से” परिवर्तित और अपशिष्ट के बीच, ताकि आर्थिक रूप से व्यवहार्य प्रक्रिया हो सके। यह महत्वपूर्ण है । इस प्रमुख कारक के बिना, कोई व्यवसाय कचरे को इकट्ठा करने और परिवहन करने के लिए आवश्यक श्रमसाध्य, महंगी प्रक्रियाओं के साथ-साथ आवश्यक सामग्रियों को निकालने और ठीक करने की लागत और खर्च पर नहीं ले जाएगा। एक सामान्य सिद्धांत के रूप में इसमें कोई संदेह नहीं है कि पृथ्वी पर हर निर्मित घटक से लगभग कुछ भी ठीक करना और रीसायकल करना तकनीकी रूप से संभव है। प्रौद्योगिकी और जानकारी कैसे मौजूद है । समस्या यह है कि इसमें कितना खर्च आता है?

इन सिद्धांतों को ध्यान में रखते हुए, हम विशेष रूप से बैटरी रीसाइक्लिंग में देख सकते हैं। अंजीर. 3, एक योजनाबद्ध आरेख है, जो लीड-एसिड बैटरी के लिए परिपत्र, आधिकारिक रीसाइक्लिंग अभ्यास को दर्शाता है।

बैटरी रीसाइक्लिंग
चित्र 3। लीड एसिड बैटरी की परिपत्र अर्थव्यवस्था रीसाइक्लिंग क्रेडेंशियल्स
बैटरी रीसाइक्लिंग
चित्र 4. यूरोपीय देशों में सीसा एसिड बैटरी के लिए रीसाइक्लिंग दक्षता

इससे स्पष्ट है कि निर्माण से लेकर डिस्पोजल और बैटरियों की रिकवरी तक एक सुव्यवस्थित और सूचित मार्ग है। वहां संग्रह अंक जहां मूल रिटेलर या निजी और सार्वजनिक बैटरी रीसाइक्लिंग अंक नई बैटरी में बैटरी रीसाइक्लिंग के विशिष्ट उद्देश्य के लिए उपभोक्ता द्वारा वापस बैटरी का इस्तेमाल किया है । ध्यान देने वाली एक बात यह है कि प्रयुक्त बैटरियों के परिवहन को उनकी खतरनाक प्रकृति के कारण उचित रोकथाम की आवश्यकता होती है । इन प्रक्रियाओं और काम प्रथाओं सरकारी बैटरी रीसाइक्लिंग संगठनों जो संग्रह और वितरण कंपनियों, खुदरा संगठनों, सीसा प्रगालक और रिफाइनरों (अक्सर recyclers कहा जाता है), जो संग्रह, भंडारण और खतरनाक सामग्री के परिवहन के लिए कानून और विनियमन के गोंद द्वारा एक साथ आयोजित कर रहे है शामिल करने के लिए देखें ।

हालांकि, जैसा कि व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है अनौपचारिक क्षेत्र भी है जो आधिकारिक मार्गों की महंगी कानूनी बाधाओं के बाहर बैटरी रीसाइक्लिंग करते हैं।

जबकि इस स्थिति को अफ्रीका, भारत और दक्षिण अमेरिका जैसे देशों में मौजूद होने के लिए जाना जाता है, यह माना जाता है कि यूरोप द्वारा टाइप किए गए अधिक औद्योगिक रूप से विकसित राष्ट्रों को इस बंद लूप प्रक्रिया के भीतर अनौपचारिक तत्वों का सहारा नहीं होगा । यदि ऐसा है तो हम यूरोपीय देशों के भीतर १००% बैटरी रीसाइक्लिंग दक्षता के पास होना चाहिए ।

दुर्भाग्य से, यह मामला नहीं है, और अंजीर । 4 यूरोप के बहुमत के लिए बैटरी रीसाइक्लिंग की स्थिति से पता चलता है । यहां हम देख सकते हैं कि 30 में से केवल 8 देशों ने 2018 में 90% बैटरी रीसाइक्लिंग दक्षता से बेहतर हासिल किया, जिसमें केवल 4 देश पहुंच रहे हैं या 100% रिकवरी और बैटरी रीसाइक्लिंग दर तक पहुंचने के करीब हैं। हालांकि, इन आंकड़ों के पीछे कई कारक हैं, जिनमें रिपोर्टिंग मापदंड और वर्तमान वार्षिक बिक्री स्तरों के मिलान का चल रहा लक्ष्य, बैटरी जीवन और पिछले वर्षों की बिक्री से उपलब्ध स्क्रैप की मात्रा शामिल है । आंदोलन और यूरोप में स्क्रैप बैटरी के वितरण कई बार कर सकते हैं, कानून के बावजूद, अभी भी अनौपचारिक और खेद के माध्यम से अवैध साधन कहने के लिए होते हैं ।

यह विशेष रूप से सच है जब मांग अधिक है और आपूर्ति कम है ।
यह अगले बिंदु है, जो अक्सर उद्धृत आंकड़े पर भ्रम है लाता है, कि सीसा एसिड बैटरी लगभग १००% पुनर्नवीनीकरण कर रहे हैं । यह सच है जब हम इस प्रक्रिया से बैटरी सामग्री की वसूली की मात्रा के बारे में बात कर रहे हैं, नहीं बैटरी की कुल राशि पुनर्नवीनीकरण । इसका मतलब यह है कि बैटरी में लगभग सभी प्लास्टिक, सीसा और एसिड अधिक बैटरी के लिए फीडस्टॉक के रूप में समाप्त होता है। कुछ मामलों में, इसमें उर्वरक बनाने के लिए इस्तेमाल किए जा रहे सल्फ्यूरिक एसिड जैसे अन्य सामग्रियों के लिए फीडस्टॉक शामिल हो सकते हैं।

किसी भी घटना में, यह तकनीकी रूप से कुछ भी १००% की वसूली संभव नहीं है, के रूप में कुछ नुकसान अनिवार्य रूप से हो जाएगा, हालांकि कम से कम 1% के छोटे नुकसान । उल्लिखित अन्य उपयोगों के लिए सल्फ्यूरिक एसिड के मोड़ का मतलब यह भी है कि वसूली प्रक्रियाएं परिपत्र मॉडल को पूरी तरह से पूरा नहीं करती हैं जिसे लीड संगठनों और बैटरी रीसाइक्लिंग कंपनियों की वेबसाइटों में खुशी से चित्रित किया जाता है । हमें इस अपरिहार्य विषाक्त उत्सर्जन और अपशिष्ट (स्लैग) को भी जोड़ने की आवश्यकता है जिसे सीसा-एसिड बैटरी रीसाइक्लिंगके पायरोमेटलर्जिकल तरीकों से उत्पन्न किया जा सकता है।

बैटरी रीसाइक्लिंग दरों, प्रक्रियाओं में किसी भी नुकसान और उत्पन्न किसी भी अपशिष्ट को समझने के लिए, हमें लीड एसिड बैटरी में दोनों सामग्रियों और रिकवरी प्रक्रियाओं के रसायन और इंजीनियरिंग सिद्धांत की जांच करने की आवश्यकता है। अंजीर. 5 रिकवरी लीड एसिड बैटरी रीसाइक्लिंगमें इस्तेमाल प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध आरेख है .

बैटरी रीसाइक्लिंग
चित्रा 5। एकत्र सीसा एसिड बैटरी स्क्रैप के लिए प्रसंस्करण मार्ग
रीसाइक्लिंग संयंत्र
चित्रा 6. लीड एसिड बैटरी स्क्रैप एक बैटरी रीसाइक्लिंग संयंत्र में संसाधित किया जाना शुरू

इस मामले में, यह वर्तमान पायरोमेटलर्जिकल तरीके हैं, जो अब तक केवल व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रक्रियाएं हैं। आरेख बैटरी रीसाइक्लिंग साइट पर संग्रह और वितरण के बाद 4 बुनियादी चरणों से पता चलता है। ये हैं:

  • बैटरी तोड़ने और अलगाव। बैटरी स्क्रैप को तोड़ने के लिए एक हथौड़ा मिल में रखा जाता है, फिर बुनियादी सीसा-असर पेस्ट, धातु ग्रिड कणिकाओं, प्लास्टिक बिट्स और एसिड घटकों, अंजीर में अलग किया जाता है। 6.
  • डेसल्फुराइजेशन। पेस्ट या सीसे सक्रिय सामग्री को सल्फर को हटाने के लिए सोडा ऐश के साथ इलाज किया जाता है।
  • गलाने (विस्फोट या गूंज) भट्ठी। स्क्रैप की संरचना और इच्छित अंतिम उत्पाद, अंजीर के आधार पर, नरम या हार्ड लीड बुलियन के लिए सीसे यौगिकों को कम करने के लिए एक विस्फोट या गूंज भट्ठी में डीसल्फेटेड पेस्ट को पिघलाया जाता है। 7.
बैटरी रीसाइक्लिंग अंजीर 7
चित्रा 7। लीड एसिड बैटरी सक्रिय सामग्री रीसाइक्लिंग के लिए उपयोग की जाने वाली गूंज भट्ठी
बैटरी रीसाइक्लिंग अंजीर 8
चित्रा 8। योजनाबद्ध दो विघटन मार्गों की तुलना एसिड बैटरी सक्रिय सामग्री रीसाइक्लिंग का नेतृत्व करने के लिए
  • लीड बुलियन को परिष्कृत करना। सबसे आम विधि या तो नरम (शुद्ध) सीसा या कठिन (अलॉय) नेतृत्व का उत्पादन करने के लिए कैल्शियम है।
    यह आरेख कुछ दिलचस्प बिंदुओं को फेंकता है। उत्पादों के रूप में पुनर्नवीनीकरण घटकों के साथ, विभिन्न प्रक्रिया चरणों में उत्सर्जन की समस्या भी है।

ये आम तौर पर गैसों (COx, SOx, NOx), सीसा असर धूल और सल्फर और सीसा जैसे संदूषकों युक्त प्रवाह पानी के वायुमंडलीय और प्रवाह उत्सर्जन कर रहे हैं । ये उत्सर्जन हर देश में राष्ट्रीय और स्थानीय मानकों द्वारा शासित होते हैं जहां सीसा रीसाइक्लिंग का अभ्यास किया जाता है । आधुनिक स्तर बहुत छोटे हैं और हवा का संदूषण, भूमि और पानी आम तौर पर विनियमित औपचारिक क्षेत्र में अतीत की समस्या है । हालांकि, यह अनौपचारिक क्षेत्र के बारे में सच नहीं है, जो डब्ल्यूएचओ के अनुसार, महत्वपूर्ण भूमि संदूषण के लिए जिम्मेदार है और कुछ शहरों और गांवों में रक्त नेतृत्व का स्तर बढ़ा है ।

पायरोमेटलर्जिकल प्रक्रिया में एक और विकास अपशिष्ट स्लैग से धातु के संदूषकों की वसूली है जो इस अपशिष्ट अंश को भूमि या सड़क भरने की परियोजनाओं के लिए उपयुक्त बना सकते हैं।
इन विघटन प्रक्रियाओं के दो उदाहरण ऑरलियस और सिट्रेसाइकिल की पेटेंट प्रौद्योगिकियां हैं। इन दोनों कंपनियों के पास एक प्रक्रिया है जो आगे के उपचार के लिए विभिन्न प्रकार के सीसा यौगिकों को ठीक करने से पहले लेसी पेस्ट को भंग करने के लिए सॉल्वेंट के रूप में साइट्रिक एसिड का उपयोग करती है।

प्रवाह आरेख Fig8 जो इन दोनों प्रक्रियाओं की तुलना करता है। आरेख से, यह देखा जा सकता है कि बैटरी स्क्रैप अभी भी पारंपरिक विधि के साथ टूटा हुआ है और अलग है, लेकिन गलाने और विसुलभीकरण प्रक्रिया गायब है। एक बिक्री-सक्षम उत्पाद है, सूखे सीसा साइट्रेट जिसे नियंत्रित और विनियमित शर्तों के तहत आगे प्रसंस्करण के लिए औपचारिक क्षेत्र में बेचा जा सकता है। यह प्रस्ताव किया गया है कि वर्तमान अनौपचारिक रीसाइक्लिंग क्षेत्र द्वारा स्थानीय प्राधिकरण नियंत्रण के तहत इस प्रकार की प्रक्रिया को मॉड्यूलर रूप में अपनाया जा सकता है । यह न केवल सीसा संदूषण और रक्त विषाक्तता को रोकने के दोहरे लाभ होगा, लेकिन यह भी औपचारिक रीसाइक्लिंग क्षेत्र के नियंत्रण में अनौपचारिक रिसाइकिलर्स आकर्षित ।

लीड एसिड बैटरी ग्रह पर सबसे अधिक पुनर्नवीनीकरण वस्तु हैं! - चित्र 9

बैटरी रीसाइक्लिंग

लीड एसिड बैटरी रीसाइक्लिंग क्षेत्र वास्तव में एक परिपत्र अर्थव्यवस्था के लिए एक मॉडल है और इसे पहले चरण के ब्लूप्रिंट के रूप में लिया जा सकता है जिसमें से विभिन्न पुनरावृत्तियां प्राप्त की जा सकती हैं जो विभिन्न बैटरी रसायनों के लिए उपयुक्त हैं। हालांकि, सीसा की विषाक्तता और वर्तमान पायरोमेटॉलर्जी बैटरी रीसाइक्लिंग विधियों से उत्सर्जन और अपशिष्ट उत्पादों के नियंत्रण के आसपास केंद्रित चुनौतियां हैं। अनौपचारिक क्षेत्र का प्रबंधन करना जो राष्ट्रीय और स्थानीय सरकारों द्वारा निर्धारित कानूनी आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है, जब स्क्रैप बैटरियों का संग्रह, भंडारण और प्रसंस्करण किया जाता है, में सुधार किए जाने की आवश्यकता है । हालांकि, प्रदूषण और सुरक्षा के मुद्दों को संबोधित करने के लिए डिज़ाइन की गई नई सस्ती और अधिक पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रियाएं वाणिज्यिक उपलब्धता के करीब हैं ।

इन तरीकों के साथ, जो सुरक्षित और कम प्रदूषणकारी हैं, बैटरी स्क्रैप से चार-नौ नरम सीसा का उत्पादन करने का लक्ष्य प्राप्त किया जाएगा । वैश्विक अर्थशास्त्र और राजनीति बैटरी निर्माण में इस्तेमाल सामग्री और सीसा की आपूर्ति को प्रभावित करते हैं । सभी आंतरिक रूप से उत्पन्न बैटरी स्क्रैप की पूरी बैटरी रीसाइक्लिंग, उन तरीकों का उपयोग करके जो कम सीओ 2 का उत्पादन करते हैं, स्लैग को हटाते हैं और प्रदूषण को कम करते हैं, आगे का रास्ता है। जबकि सीसा एसिड बैटरी रीसाइक्लिंग की वर्तमान स्थिति वर्तमान आदर्श हो सकता है, उद्योग अभी भी अपनी प्रक्रियाओं के सभी क्लीनर, सुरक्षित और अधिक पर्यावरण के अनुकूल बनाने के लिए सुधार करने का प्रयास ।

नई प्रौद्योगिकियों जो इस लक्ष्य को प्राप्त करने की उंमीद एक महत्वपूर्ण कदम आगे हो सकता है, और हमेशा की तरह Microtex, सही अपने ग्राहकों और नवीनतम बैटरी प्रौद्योगिकी के विकास के भागीदारों को सूचित करने में सबसे आगे होगा जो सीधे हम सभी को प्रभावित करते हैं ।

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