Ανακύκλωση μπαταριών

(1)

Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ

ΤΜΗΜΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ & ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΟΥ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

ΣΠΟΥΔΑΣΤΕΣ Κλεισθένης Ματσούκας Νικόλαος Νικολούλης

ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Δρ. Αχιλλέας Χριστοφορίδης

(2)

riEPffiXOMENA 1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ

1.1 Εφεύρεση μπαταριών...σελ 5 1.2 Λειτουργία μπαταριών... σελ 9 1.3 Τύποι μπαταριών... σελ 11 1.4 Συσκευασίες μπαταριών... σελ 13 1.5 Μέγεθος αγοράς μπαταριών... σελ 18 1.6 Κύκλος ζωής μπαταριών... σελ 25 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

2.1 Διαδρομή βαρέων μέταλλων στη φύση... σελ 27 2.2 Μόλυβδος... σελ 28 2.3 Υδράργυρος... σελ 29 2.4 Κάδμιο... σελ 31 3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

3.1 Μπαταρίες μολύβδου-οξέος...σελ 33 3.2 Έρευνα εκμετάλλευσης μόλυβδου... σελ 38 3.3 0 κύκλος της μπαταρίας μολύβδου-οξέος...σελ 39 3.4 Μόλυβδος και περιβάλλον... σελ 41 3.5 Νομικές διατάξεις σε διάφορες χώρες... σελ 43 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

4.1 Φορητές μπαταρίες...σελ 48 4.2 Εναλλακτικές λύσεις διάθεσης φορητών μπαταριών μετά τη χρήση τους...σελ 51 4.3 Μπαταρίες και βαρέα μέταλλα στο περιβάλλον... σελ 51 4.4 Συστήματα συλλογής και ταξινόμησης φορητών μπαταριών...σελ 53 5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

5.1 Ανακύκλωση απορριμμάτων... σελ 58 5.2 Ανακύκλωση μπαταριών μολύβδου-οξέος...- ...σελ 61 5.3 Ανακύκλωση φορητών μπαταριών... σελ 67

ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

(3)

6 ΚΕΦΑΛΑΙΟ

6.1 Διαδικασίες ανακύκλωσης μπαταριών...

6.2 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Inmetco...

6.3 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Accurec...

6.4 Τεχνολογία Ανακύκλωσης ΤΝΟ...

6.5 Τεχνολογία Ανακύκλωσης SAB N ife...

6.6 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Snam-Savam...

6.7 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Eveready...

6.8 Τεχνολογία Ανακύκλωσης των NiMH και Li ιο 6.9 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Sumitomo...

6.10 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Recytec...

6.11 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Waelz...

6.12 Τεχνολογία Ανακύκλωσης TERA...

6.13 Τεχνολογία Ανακύκλωσης Batenus...

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 1..

... σελ71 ...σελ73 ... σελ 74 ...σελ 75 ... σελ 77 ... σελ 77 ...σελ 78 ... σελ 79 ...σελ 80 ... σελ 81 ...σελ 82 ...σελ 83 ...σελ 84 ... σελ 85 ... σελ 86

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

(4)

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Βασικότατο στοιχείο της ζωής σήμερα είναι η ενέργεια. Χωρίς την ύπαρξη της ενέργειας δεν μπορεί να νοηθεί στον σύγχρονο κόσμο ζωή. Οι μπαταρίες στον κύκλο της ενέργειας αποτελούν σημαντικότατο κεφάλαιο. Εκτός από την ενέργεια κάθε μπαταρία περιλαμβάνει στο σώμα της και μάζα. Μετά την κατανάλωση της ενέργειας, η συνήθης τακτική στην πατρίδα μας είναι η απόρριψη της κάθε μπαταρίας στα σκουπίδια. Είναι προφανές ότι η πράξη αυτή αποτελεί πράξη αντίθετη προς την προστασία του περιβάλλοντος.

Ο άνθρωπος κατέκτησε τον πλανήτη Γη και βέβαιος πλέον για την δύναμη του, στράφηκε αλόγιστα εναντίον «του οίκου του». Η ατομοκεντρική θεωρία του φιλελευθερισμού επέτρεψε τον υποβιβασμό του περιβάλλοντος στην θέση του μέσου για την επίτευξη οικονομικού οφέλους και έτσι το κατέστησε εμπόρευμα. Η φύση έχει την τη δυνατότητα να αναμορφώνεται και να μεταλλάσσεται προσαρμοζόμενη προς τον άνθρωπο και προσαρμόζοντας τον τελευταίο προς τη δίκη του δυναμική.

Η προστασία του περιβάλλοντος δεν σημαίνει οπισθοδρόμηση ή ανακοπή της ανθρώπινης εξέλιξης, διότι τα συναφή προβλήματα δεν οφείλονται στη τεχνολογία αλλά στον αφελή σχεδίασμά και κακή διαχείριση των βιομηχανικών εργασιών. Η τεχνολογική και οικονομική ανάπτυξη είναι δυνατή εάν συγκεντρώσουμε τις προσπάθειες μας στην δημιουργία εκείνης της επιστήμης και τεχνολογίας, οι οποίες θα προσαρμόζονται στις αναλλοίωτες σχέσεις του ανθρώπου και της φύσης.

Με βάση την θεώρηση ότι η απόρριψη πρώτης ύλης στα σκουπίδια, με ότι αυτό έχα σαν αποτέλεσμα, αποτελεί πράξη προς αποφυγήν, αποφασίσαμε να ασχοληθούμε στην πτυχιακή μας εργασία με το μεγάλο πρόβλημα του καιρού μας. Από τον μεγάλο όγκο των στοιχείων που υπάρχουν για το θέμα, κάναμε αυτήν την διαλογή πληροφοριών που αναφέρονται στην εργασία μας, τις οποίες θεωρήσαμε σκόπιμες για το θέμα.

Μια από τις αναγκαίες προϋποθέσεις για την σωστή αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προβλημάτων είναι η γνώση του είδους, της ποσότητας και της κατάληξης των ρυπογόνων ουσιών.

Ιδιαίτερο βάρος στην εργασία μας δώσαμε στις διάφορες τεχνικές ανακύκλωσης, οι οποίε^ς ευχόμαστε να αποτελόσουν σύντομα, την μοναδική λύση διάθεσης των χρησιμοποιημένων μπαταριών στην χώρα μας.

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 3

(5)

Αξίζει να τονιστεί ότι προσπαθήσαμε :

■ Να ανακαλύψουμε τις αιτίες που οδήγησαν στη σημερινή κατάσταση.

• Να αναφερθούμε στις αρνητικές επιδράσεις στο περιβάλλον.

■ Να αναφερθούμε σε διαδικασίες ανακύκλωσης ελπίζοντας στην παροχή γνώσης στους αναγνώστες.

■ Να προτείνουμε λύσεις για την αντιμετώπιση των προβλημάτων.

Με εκτίμηση και σεβασμό, αισθανόμαστε την ανάγκη να ευχαριστήσουμε τον καθηγητή κ. Χριστοφορίδη Αχιλλέα για την ουσιαστική βοήθεια, την αμέριστη συμπαράσταση και την αμέριστη εμπιστοσύνη που μας έδειξε και τον κ. Κα>Λγιάννη Σταύρο, Χημικό στο Γενικό Χημείο του Κράτους στην Καβάλα, για την ανεκτίμητη βοήθεια του.

(6)

1. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1.1. ΕΦΕΥΡΕΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

Μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις τα τελευταία 400 χρόνια είναι η ηλεκτρική ενέργεια. Ίσως να αναρωτηθείτε, "μπορεί η ηλεκτρική ενέργεια να υπάρχει εδώ και τόσο καιρό;" Η απάντηση είναι "ναι", και ίσως πολύ περισσότερο. Εντούτοις, η ηλεκτρική ενέργεια έγινε χρήσιμη στην ανθρωπότητα, μόνο, προς τα τέλη του 1800.

Οι πρώτες γνωστές μέθοδοι για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ήταν με τη δημιουργία ενός ηλεκτροστατικού φορτίου. Ο Alessandro Cont di Volta (1745-1827) εφεύρε το αποκαλούμενο

"ηλεκτρικό πιστόλι" στο οποίο ένα ηλεκτρικό καλώδιο ήταν τοποθετημένο σε ένα βάζο γεμάτο με αέριο μεθανίου. Με την δημιουργία ενός ηλεκτρικού σπινθήρα μέσω του καλωδίου, το βάζο εκρηγνυόταν.

Έπειτα ο Alessandro Cont di Volta σκέφτηκε τη χρησιμοποίηση αυτής της εφεύρεσης για να

διασφαλίσει υπεραστικές επικοινωνίες. Ένα μεταλλικό σύρμα στηριγμένο σε ξύλινους πασσάλους επρόκειτο να δεθεί από το Κομό μέχρι το Μιλάνο της Ιταλίας. Στο τέλος, το καλώδιο θα είχε κατάληξη σε ένα βάζο γεμάτο με αέριο μεθανίου. Ένας ηλεκτρικός σπινθήρας θα στελνόταν από το καλώδιο όπου θα

δημιουργούσε μια εκπυρσοκρότηση για να επισημάνει ένα κωδικοποιημένο γεγονός. Αυτή η σύνδεση επικοινωνιών δεν χτίστηκε ποτέ. Παρέμεινε μόνο ιδέα.

Το επόμενο στάδιο της παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας ήταν μέσω της ηλεκτρόλυσης. Ο Alessandro Cont di Volta ανακάλυψε το 1780 ότι μια συνεχής ροή της ηλεκτρικής δύναμης ήταν δυνατή

Εικ 2 : Η μπαταρία τού Volta

ΜΑΤΣΟ ΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 5

(7)

&

κατά την χρησιμοποίηση ορισμένων ρευστών ως αγωγούς για να προωθήσει μια χημική αντίδραση μεταξύ των μετάλλων.

Έτσι το 1780, ο Volta κατασκεύασε την προότη απλή μπαταρία. Η κατασκευή ήταν ιδιαίτερα απλή, και αποτελείτο από πλάκες Ζη και χαλκού, τοποθετημένες η μία πάνω στην άλλη. Οι πλάκες εναλλάσσονταν και όλη η κατασκευή τοποθετείτο σε ένα γυάλινο κύλινδρο. Ονομάστηκε «ηλεκτρική στήλη» και «βολταϊκή στήλη» (από το όνομα του εφευρέτη της) και ήταν η πρώτη κατασκευή που μπορούσε να αποθηκεύσει ηλεκτρικό ρεύμα. Γι’ αυτή του την ανακάλυψη και άλλες, ο Volta χρίστηκε κόμης από τον Μεγάλο Ναπολέοντα. Αυτή η πρώτη ηλεκτρική στήλη αποτελείτο από εναλλασσόμενες πλάκες Ζη και χαλκού, που χωρίζονταν μεταξύ τους με χαρτόνι βουτηγμένο σε διάλυμα οξέος ή άλατος.

Το 1802, ο Δρ. William Cruickshank σχεδίασε την πρώτη ηλεκτρική μπαταρία ικανή για μαζική παραγωγή. Ο Cruickshank τακτοποίησε τα τετραγωνικά φύλλα χαλκού που ήταν συγκολλημένα στις άκρες τους, ανακατεμένα με φύλλα Ζη του ίδιου μεγέθους.

Τοποθέτησε αυτά τα φύλλα σε ένα μακρύ ορθογώνιο ξύλινο κιβώτιο που σφράγισε με τσιμέντο. Τα αυλάκια του κιβωτίου κράτησαν τα μεταλλικά ελάσματα στη θέση τους. Το ξύλινο κιβώτιο γέμισε με έναν ηλεκτρολύτη από διάλυμα οξέος ή άλατος.

Οι νέες ανακαλύψεις έγιναν όταν εγκατέστησε ο Sir Humphry Davy τη μεγαλύτερη και ισχυρότερη ηλεκτρική μπαταρία στους υπόγειους θαλάμους του βασιλικού ιδρύματος του Λονδίνου. Σύνδεσε την μπαταρία με ηλεκτρόδια ξυλάνθρακα και παρήγαγε το πρώτο ηλεκτρικό φως. Οι μάρτυρες ανέφεραν ότι ο βολταϊκός λαμπτήρας τόξων του, παρήγαγε

"τη λαμπρότερη ανερχόμενος αψίδα του φωτός που φάνηκε ποτέ."

Όλες οι μπαταρίες μέχρι εκείνη τη στιγμή ήταν πρωτογενείς, πράγμα το οποίο σημαίνει ότι δεν μπορούσαν να επαναφορτιστούν. Το 1859, ο Γάλλος φυσικός Gaston Planti εφεύρε την πρώτη επαναφορτιζόμενη μπαταρία. Αυτή η δευτερογενής μπαταρία βασίστηκε στο οξύ Pb, μια χημεία που χρησιμοποιείται μέχρι και σήμερα.

Υπάρχει μεγάλη πιθανότητα αυτές να μην είναι οι παλαιότερες μπαταρίες στην ιστορία τι

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 6

(8)

Πίνακας 1: Ιστορική εξέλιξη των μπαταριών Gilbert (Αγγλία) Καθιέρωση της μελέτης ηλεκτροχημείας Galvani (Ιταλία) Ανακάλυψη της ζωικής ηλεκτρικής ενέργειας Volta (Ιταλία) Εφεύρεση του βολταϊκού κυττάρου Cruickshank (Αγγλία)

Ampere (Γ αλλία) F araday (Αγγλία)

Πρώτη ηλεκτρική μπαταρία ικανή μαζικής παραγωγής

Ηλεκτρική ενέργεια μέσω του μαγνητισμού Daniell (Αγγλία)

Ανακοίνωση του νόμου του Faraday Εφεύρεση του κυττάρου Daniell Plante (Γαλλία) Εφεύρεση της μπαταρίας Pb-οξέος Leclanche (Γαλλία)

Gassner (ΗΠΑ)

Εφεύρεση του κυττάρου Leclanche Ολοκλήρωση του ξηρού κυττάρου 1899

1901 1932 1947 Mid 1960 Mid 1970 1990

Jungner (Σουηδία) Εφεύρεση της μπαταρίας Ni-Cd Edison (ΗΠΑ) Εφεύρεση της μπαταρίας Ni-iron Shlecht & Ackermann (Γερμανία) Εφεύρεση μεταλλικών πλακών πόλαιν Neumann (Γαλλία) Επιτυχής σφράγιση της μπαταρία Ni-Cd Union Carbide (ΗΠΑ) Ανάπτυξη της πρωτογενούς αλκαλικής μπαταρίας________________________

Ανάπτυξη της βαλβίδας ρύθμισης της μπαταρία Pb-οξέος________________________________

Kordesch (Καναδάς)

Εμπορευματοποίηση μπαταρίας NiMH Εμπορευματοποίηση επαναχρησιμοποιήσιμης αλκαλικής μπαταρίας

1999 2002

Εισαγωγή στο εμπόριο μπαταρίας ιόντων Εί Περιορισμένη παραγωγή του κυττάρου καυσίμων μεμβρανών ανταλλαγής πρωτονίων (ΡΕΜ)

Το 1938 ο Γερμανός αρχαιολόγος Wilhem Konig ανακάλυψε μία κατασκευή πολύ παρόμοια με μπαταρία, σε αρχαιολογικό χώρο του Ιράκ, έξω από την Βαγδάτη. Αυτή η συσκευή μεγέθους γροθιάς χρονολογήθηκε μεταξύ του 250 π.Χ. ~ 640 μ.Χ. και ήταν φτιαγμένη από ένα πήλινο βάζο μέσα στο οποίο υπήρχε μία ράβδος σιδήρου που περιβαλλόταν από ένα κύλινδρο χαλκού. Το βάζο έκλεινε με στέρεη πίσσα, στην οποία πάνω ήταν στερεωμένη η ράβδος. Πάντως ακόμη δεν έχει αποδειχτεί ότι αυτό που βρήκε ο Γερμανός αρχαιολόγος ήταν όντως μία πρωτόγονη μπαταρία. Υπάρχει η θεωρία όμως, ότι οι Parthians που κυβέρνησαν τη Βαγδάτη (περίπου 250 π.Χ.) χρησιμοποίησαν τις μπαταρίες για να επιμεταλλώσουν με ηλεκτρόλυση το ασήμι. Οι Αιγύπτιοι, λέγεται ότι, είχαν επιμεταλλώσει με ηλεκτρόλυση το αντιμόνιο επάνω στον χαλκό πάνω από 4300 έτη πριν. Η τρίτη, και πιο σημαντική, μέθοδος της ηλεκτρικής ενέργειας ανακαλύφθηκε σχετικά αργά (δηλ. ηλεκτρική ενέργεια μέσω του μαγνητισμού). '

(9)

Το 1820, Ο Andre-Marie Ampere (1775-1836) είχε παρατηρήσει ότι τα καλώδια που μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα κατά περιόδους προσέλκυαν το ένα το άλλο, ενώ σε άλλους χρόνους απωθούνταν. Το 1831, ο Michael Faraday (1791-1867) κατέδειξε πώς ένας δίσκος χαλκού ήταν σε θέση να παρέχει μια σταθερή ροή της ηλεκτρικής ενέργειας όταν περιστρέφεται σε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο. Ο Faraday και η ερευνητική ομάδα του πέτυχαν την παραγωγή μιας ατελείωτης ηλεκτρικής δύναμης για όσο συνεχιζόταν η μετακίνηση μεταξύ μιας σπείρας και ενός μαγνήτη.

Το 1899, ο Waldmar Jungner από τη Σουηδία εφεύρε την μπαταρία νικελίου-καδμίου. Το 1947, ο Neumann πέτυχε την ολοκληρωτική σφράγιση του κυττάρου. Αυτές οι πρόοδοι οδήγησαν στη σημερινή χρήση της σύγχρονης σφραγισμένης μπαταρίας νικελίου-καδμίου.

Η έρευνα του συστήματος νικελίου-μετάλλου υδριδίου άρχισε τη δεκαετία του '70, αλλά τα κράματα υδριδίων μετάλλων ήταν ασταθή στο περιβάλλον των κυττάρων. Τα νέα κράματα υδριδίων αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του '80, βελτιώνοντας την σταθερότητα του συστήματος νικελίου-μετάλλου υδριδίου.

Οι πρώτες αρχικές μπαταρίες λιθίου εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '70.

Οι προσπάθειες για την ανάπτυξη των επαναφορτιζόμενων μπαταριών λιθίου έγιναν στη δεκαετία του '80 αλλά απέτυχαν λόγω των προβλημάτων ασφάλειας. Αόγω της έμφυτης αστάθειας του μετάλλου λιθίου, ειδικά κατά τη διάρκεια της φόρτισης, η έρευνα μετατοπίστηκε σε μια μη μεταλλική μπαταρία χρησιμοποιώντας ιόντα λιθίου. Αν και χαμηλότερα στην ενεργειακή τους ττυκνότητα από το μέταλλο λιθίου, τα ιόντα είναι ασφαλή, υπό τον όρο ότι ορισμένες προφυλάξεις λαμβάνονται κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Το 1991, η εταιρία της Sony εμπορευματοποίησε την πρώτη μπαταρία ιόντων λιθίου.

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟΥΛΗΧ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 8

(10)

ΑΝΑΚΥΚΛίΙΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

Κάθε μορφή ενέργειας (θερμική, ττυρηνική, αιολική κ.λ.π.) μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρικό ρεύμα. Για τη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική, χρησιμοποιούνται τα "ηλεκτρικά κύτταρα" και οι "συσσωρευτές" ή "μπαταρίες". Η μπαταρία, δηλαδή, είναι μια ηλεκτροχημική συσκευή που έχει τη δυνατότητα να μετατρέψει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική.

1.2. ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

n.Xi'iiui μ<κΧιϊβ64ΐο Ιη ρ ν η τ ίΗ ΐίΙ

Εικ 4: Δομή μίας μπαταρίας αυτοκινήτου.

Το ηλεκτρικό κύτταρο είναι η θεμελιώδης συσκευή αποθήκευσης και διάθεσης ηλεκτρισμού.

Αποτελείται από διαχωριστές χώρου, εξωτερικό περίβλημα και δύο πλάκες, την άνοδο και την κάθοδο, φτιαγμένες από διαφορετικά μέταλλα και βυθισμένες σε ένα δοχείο με υγρό. Τόσο οι πλάκες, όσο και το υγρό είναι αγώγιμα, δηλαδή επιτρέπουν την ροή ρεύματος. Οι πλάκες αυτές ονομάζονται ηλεκτρόδια, ενώ το υγρό ηλεκτρολύτης. Η ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 9

(11)

κύρια διαφορά μεταξύ των διαφορετικών συστημάτων μπαταριών είναι τα υλικά που χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια και ηλεκτρολύτες, τα οποία και καθορίζουν τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των μπαταριών. Οι διαχωριστές αποτελούνται από πολυμερές υλικό, χαρτί ή χαρτόνι. Το εξωτερικό περίβλημα αποτελείται από χάλυβα, ένα πολυμερές υλικό ή χαρτόνι. Τα δύο μέταλλα αντιδρούν χημικά με τον ηλεκτρολύτη και αν τα συνδέσουμε με κάποιον αγωγό θα έχουμε κυκλοφορία ηλεκτρικού ρεύματος.

Τα ηλεκτρόδια και οι ηλεκτρολύτες αλλάζουν, ανάλογα με την εφαρμογή των μπαταριών.

Ένα ή πολλά ηλεκτρικά κύτταρα στη σειρά, σχηματίζουν μία μπαταρία. Έτσι έχουμε τις υγρές μπαταρίες οι οποίες αποτελούνται από επαναφορτιζόμενα ηλεκτρικά κύτταρα και τις ξηρές μπαταρίες, οι οποίες έχουν μη επαναφορτιζόμενα. Οι υγρές μπαταρίες χρησιμοποιούνται κυρίως στα αυτοκίνητα και λέγονται έτσι επειδή ο ηλεκτρολύτης τους είναι υγρός.

Σημαντική πρόοδος σημειώθηκε με το ξηρό κύτταρο, το οποίο αντί για υγρό ηλεκτρολύτη χρησιμοποιεί έναν κολλώδη πολτό. Οι μπαταρίες ξηρών κυττάρων χρησιμοποιούνται σήμερα στα ραδιόφωνα, στους φακούς, στα ρολόγια, στα παιχνίδια κ.λ.π.

Η εξέλιξη της τεχνολογίας βοήθησε στην δημιουργία των αλκαλικών και άλλων μπαταριών με μακρά διάρκεια ζωής.

Τα επικίνδυνα συστατικά των μπαταριών είναι: Ο υδράργυρος (Hg), ο μόλυβδος (Pb), το κάδμιο (Cd), ο χαλκός (Cu), ο ψευδάργυρος (Ζη), το μαγγάνιο (Μη), το νικέλιο (Νί) και το λίθιο (Li).

(12)

Οι τύποι μπαταριών μπορούν να χωριστούν σε δυο βασικές κατηγορίες με βασικό κριτήριο την ικανότητά τους να επαναφορτίζονται ή όχι. Έτσι J | λοιπόν υπάρχουν οι πρωτογενείς μπαταρίες που δεν επαναφορτίζονται και οι δευτερογενείς μπαταρίες που επαναφορτίζονται,

a) Πρωτογενείς

Οι πρωτογενείς μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στις ηλεκτρικές συσκευές, σε φωτογραφικό εξοπλισμό, στα ρολόγια, στους υπολογιστές και σε πολλές άλλες χρήσεις της

καθημερινής μας ζωής. Οι περισσότερες πρωτογενείς μπαταρίες είναι κυλινδρικές, επίπεδες ή κομβιόσχημες (κουμπιά) με χωρητικότητα κάτω από 20 Ah. Συνήθως είναι οικιακής χρήσης, σε αντίθεση με τις δευτερογενείς που είναι συνήθως βιομηχανικής χρήσης-

Οι κυριότεροι τύποι πρωτογενών μπαταριών είναι οι:

• Ψευδάργυρου-Άνθρακα (Zn-C): Οι γνωστές σε όλους απλές μπαταρίες. Για τις απλούστερες χρήσεις και με τη μικρότερη διάρκεια ζωής.

• Ψευδάργυρου-Χλωριδίου (Zn-Cl): Λίγο μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Χρησιμοποιούνται εκεί που υπάρχουν μεγαλύτερες απαιτήσεις σε ενέργεια.

• Αλκαλικές Μαγγανίου: Με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τα δύο προηγούμενα είδη. Είναι μάλιστα και φιλικότερες προς το περιβάλλον.

• Αργύρου: Συνήθως κομβιόσχημες, περιέχουν οξείδιο του αργύρου, και χρησιμοποιούνται κυρίως σε ρολόγια.

• Λιθίου: Μεγάλης διάρκειας ζωής, περιέχουν μεταλλικό λίθιο και χρησιμοποιούνται ευρέως στον φωτογραφικό εξοπλισμό και στα κινητά τηλέφωνα.

• Ψευδάργυρου-αέρα: Επίσης κομβιόσχημες, έχουν την καινοτομία ότι αντί θετικού πόλου, χρησιμοποιείται το ατμοσφαιρικό οξυγόνο.

1.3. ΤΥΠΟΙ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

(13)

ΑΝΑΚΥΚΛΗΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

• Υδραργύρου: Με οξείδιο του Hg, χρησιμοποιείται κυρίως σε ιατρικές συσκευές, όπως ακουστικά βαρηκοΐας. Δυστυχώς, ο Hg που περιέχουν είναι επικίνδυνος για το περιβάλλον.

Οι πρωτογενείς μπαταρίες είναι εύκολες και απλές στην χρήση τους και έχουν λίγες απαιτήσεις στη συντήρηση. Επιπλέον μπορούν να έχουν τέτοιο σχήμα και μέγεθος ώστε να προσαρμόζονται σε οποιαδήποτε συσκευή. Τέλος έχουν αξιοτηστία και αποδεκτό κόστος σε συνάρτηση με καλή διάρκεια ζωής, πυκνότητα ενέργειας και ισχύος, b) Δευτερογενείς

Οι δευτερογενείς μπαταρίες επαναφορτίζονται ηλεκτρικά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σχεδόν παντού. Χωρίζονται σε τρία βασικά συστήματα;

• επαναφορτιζόμενο σύστημα νικελίου-καδμίου (Νϊ- Cd): Οι πρώτες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες που φτιάχτηκαν ποτέ. Χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικά εργαλεία, φορητά τηλέφωνα, φορητούς υπολογιστές, παιχνίδια, κ.λ.π., με διάρκεια ζωής 4-5 χρόνια. Δυστυχώς το Cd είναι βλαβερό.

Έτσι γίνονται προσπάθειες να απομακρυνθεί αυτό το είδος μπαταρίας από την αγορά, και όπου είναι δυνατόν να αντικατασταθεί.

• επαναφορτιζόμενο σύστημα μολύβδου-οξέος (Pb): Η ανακάλυψή τους έφερε την επανάσταση στην αυτοκινητοβιομηχανία, αφού οι

περισσότερες μπαταρίες αυτοκινήτων ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία. Δυστυχώς ο Pb είναι και αυτός επικίνδυνος για το περιβάλλον, γι’ αυτό γίνεται ήδη προσπάθεια να συλλέγονται οι άδειες μπαταρίες από τα συνεργεία αυτοκινήτων, και να στέλνονται για ανακύκλωση.

• σύστημα νικελίου-μετάλλου υδριδίου (NiMH).

Φιλικότερες προς το περιβάλλον από τις Ni-Cd τις οποίες τείνουν ν και με μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Εικ 6: Διάφορες μπαταρίες νικελίου -

καδμίου

ϊ αντικαταστήσουν

ΜΑΤΣΟΥΚΑΧ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 12

(14)

ΑΝΑΚΥΚΛίΙΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙίΤΜ

1.4. ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΕΣ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω το 1700 και το 1800 μ.Χ, τα ηλεκτρικά κύτταρα ήταν τοποθετημένα μέσα σε μεγάλα βάζα γυαλιού. Αργότερα, οι μπαταρίες πολυ-κύτταρων άρχισαν να αναπτύσσονται χρησιμοποιώντας ξύλινα κιβώτια μεταφοράς που περιβάλλονταν με μια στεγανωτική ουσία ώστε να αποτραπεί η διαρροή των ηλεκτρολυτών. Επειδή όμως υπήρχε η ανάγκη για μια φορητή μπαταρία, αναπτύχθηκε το κυλινδρικό κύτταρο το οποίο έγινε γνωστό μετά τον 'Β παγκόσμιο πόλεμο.

Λόγω της επιθυμίας για συνεχή συρρίκνωση των κυττάρων δημιουργήθηκε ένα μικρότερο και συμπαγέστερο σχέδιο και έτσι, τη δεκαετία του '80 εμφανίστηκε το κύτταρο κουμπιών. Στις αρχές της δεκαετίας του '90 δημιουργήθηκε το πρισματικό κύτταρο (prismatic cell), το οποίο ακολουθήθηκε από το σύγχρονο κύτταρο σακουλών, a) Το κυλινδρικό κύτταρο

Το κυλινδρικό κύτταρου συνεχίζει να είναι η ευρύτατα χρησιμοποιημένη συσκευασία.

Είναι εύκολο να κατασκευασθεί, προσφέρει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και παρέχει πολύ καλή μηχανική σταθερότητα. Ο κύλινδρος έχει τη δυνατότητα να αντισταθεί στις υψηλές εσωτερικές τηέσεις. Οι χαρακτηριστικές εφαρμογές του είναι η ασύρματη επικοινωνία, κινητός υπολογισμός, βιοϊατρικά όργανα, εργαλεία δύναμης και εφαρμογές

Οπή εξάτμισης PTC στοιχείο

Θετικό τερματικό

Παρέμβυσμα ^

στεγανοποίησης Διαχωριστής

(15)

που δεν απαιτούν εξαιρετικά μικρό μέγεθος.

Τα περισσότερα συστήματα Ni-Cd βγαίνουν σε κυλινδρικά κύτταρα αλλά χρησιμοποιούνται και από άλλες χημείες συστημάτων π.χ. συστήματα που έχουν ως βάση τον μόλυβδο.

Το κυλινδρικό κύτταρο είναι εξοπλισμένο με έναν μηχανισμό εξαερισμού για να χαλαρώνει την πίεση υπό τις ακραίες συνθήκες. Το κύτταρο που έχει σαν βάση το νικέλιο στηρίζει μια πίεση περίπου 13,5 bar ή 200 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Ο εξαερισμός εμφανίζεται μεταξύ 10-13,5 bar ή 150-200 psi.

b) To κύτταρο κουμπιών (κομβιόσχημες μπαταρίες)

Το κύτταρο κουμπιών αναπτύχθηκε για να μειώσει το μέγεθος και να βελτιώσει τη συσσώρευση πακέτων. Το μη-επαναφορτιζόμενο κύτταρο χρησιμοποιείται στα ρολόγια, στα ακουστικά βαρηκοΐας και στο στήριγμα μνήμης κάθε συσκευής.

Εικ.9: Το κύτταρο κουμπιών (κομβιόσχημες μπαταρίες)

Καπακιανοδου ΑΝΑΚΥΚΛίϊΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

Το επαναφορτιζόμενο κύτταρο κουμπιών έχει σαν βάση συνήθως το νικέλιο και βρίσκεται στα παλαιότερα ασύρματα τηλέφωνα, τις βιοϊατρικές συσκευές και τα βιομηχανικά όργανα. Αν και είναι ανέξοδο να κατασκευαστεί, το κύριο μειονέκτημα του είναι ο χρόνος φόρτισης (10-16 ώρες) και η διόγκωση του κατά την γρήγορη φόρτιση. Τα νέα σχέδια απαιτούν την γρηγορότερη ικανότητα φόρτισης. Το κύτταρο κουμπιών δεν έχει καμία διέξοδο ασφάλειας.

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΑΕΕΘΕΝΗΣ, ΝΚΟΑΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΑΑΟΣ 14

(16)

c) To πρισματικό κύτταρο (prismatic cell)

To prismatic κύτταρο αναπτύχθηκε στις αρχές στις αρχές του 1990 σαν απάντηση στην καταναλωτική ζήτηση για λεπτότερη γεωμετρία. Χρησιμοποιείται συνήθως στις μπαταρίες λιθίου. Η πολυμερής έκδοση είναι αποκλειστικά prismatic.

Το prismatic κύτταρο έρχεται σε διάφορα μεγέθη με ικανότητες από 400mAh

έως 2000mAh και

υψηλότερα. Δεν υπάρχει κανένα τυποποιημένο μέγεθος κυττάρων.

Οι αρνητικές ιδιότητες του prismatic σε σχέση με το κυλινδρικό κύτταρο

είναι η ελαφρώς

χαμηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, το υψηλότερο κόστος παραγωγής και η όχι τόσο καλή μηχανική σταθερότητα.

Επίσης το prismatic κύτταρο δεν έχει κανένα σύστημα εξαερισμού. Για να αποτραπεί η διόγκωση του όταν υπάρχει συγκέντρωση πίεσης, ένα βαρύ μέταλλο χρησιμοποιείται ως εξωτερικό περίβλημα.

Εικ 10: Σχεδιασμός πρισματικού κυττάρου από την Polystor.

ΜΑΤΣΟ ΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 15

(17)

d) Το κύτταρο ‘σακούλας’

Με την εισαγωγή το 1995 του κύτταρου σακούλας έγινε μια βαθιά πρόοδο στο σχέδιο κυττάρων. Οι ηλεκτρικές του επαφές αποτελούνται από αγώγιμα φύλλα αλουμινίου με ηλεκτρόδιο συγκολλημένο και σφραγισμένο στο υλικό του.

Το κύτταρο σακούλας επιτρέπει τις ακριβείς διαστάσεις κύτταρων. Κάνει την αποδοτικότερη χρήση του διαθέσιμου διαστήματος και επιτυγχάνει μια αποδοτικότητα συσκευασίας 90 έως 95%, η υψηλότερη μεταξύ των πακέτων μπαταριών. Λόγω της απουσίας ενός μετάλλου, το πακέτο σακούλας είναι ελαφρύ και με κύρια εφαρμογή τα τηλέφωνα κύτταρων. Δεν υπάρχει κανένα τυποποιημένο κύτταρο σακούλας και κάθε κατασκευαστής έχει την δική του εφαρμογή.

Το κύτταρο σακούλας χρησιμοποιείται αποκλειστικά για τις χημείες που έχουν σαν βάση το λίθιο. Το κόστος παραγωγής είναι υψηλότερο από τα συμβατικά συστήματα και η αξιοτηστία του δεν έχει αποδειχθεί πλήρως.

Επιπλέον, η ενεργειακή ττυκνότητα και το ρεύμα φορτίων είναι ελαφρώς χαμηλότερα. Ο κύκλος ζωής του δεν είναι καλά τεκμηριωμένος αλλά παραμένει μικρός σε σχέση με άλλα συστήματα συσκευασίας.

Ένα κρίσιμο ζήτημα του κύτταρου σακούλας είναι η διόγκωση που εμφανίζει όταν παράγεται αέριο κατά τη διάρκεια της φόρτισης ή της εκφόρτισης. Είναι καλύτερο τα κύτταρα σακουλών να μην συσσωρεύονται, αλλά να τοποθετούνται δίπλα-δίπλα.

Επίσης, είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στο στρίψιμο και η πίεση σε κάποιο σημείο πρέπει να αποφεύγεται. Το εξωτερικό περίβλημα πρέπει να σχεδιαστεί έτσι ώστε να προστατεύει^το κύτταρο από τη μηχανική πίεση.

Εικ 11: Το κύτταρο σακουλών

(18)

1.5. ΜΕΓΕΘΟΣ ΑΓΟΡΑΣ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

Είναι γνωστό ότι πολλές συσκευές χρειάζονται μπαταρίες για να λειτουργήσουν και ότι πολλές από αυτές χρησιμοποιούνται κάθε μέρα. Μερικές από αυτές είναι;

Κασετόφωνα Ραδιόφωνα CD players Walkman/Discman Παιχνιδομηχανές τσέπης

Παιχνίδια (τηλεκατευθυνόμενα, κούκλες κλπ) Κινητά τηλέφωνα

Ασύρματα τηλέφωνα Αυτοκίνητα

Φορητοί ηλεκτρονικοί υπολογιστές (laptops) Φακοί

Ρολόγια Φωτογραφικές μηχανές

Ηλεκτρικά τρυπάνια και άλλα φορητά εργαλεία Βιντεοκάμερες

Ακουστικά βαρηκοΐας Walky Talky Τηλεχειριστήρια κ.λ.π.

Και είναι μόνο μερικές από αυτές που χρησιμοποιούνται στο σπίτι. Στην πραγματικότητα, το μεγαλύτερο μέρος των μπαταριών χρησιμοποιείται στην βιομηχανία και από επαγγελματίες, για φορητές συσκευές που χρειάζονται στην δουλειά τους.

Μπαταρίες χρησιμοποιούνται ακόμη και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, (ηλεκτρικοί συσσωρευτές) που αποθηκεύουν το ρεύμα μέχρι αυτό να σταλθεί στα σπίτια.

Αναρωτηθείτε λοιπόν πόσες πολλές μπαταρίες, οικιακής χρήσης, βιομηχανικές και επαγγελματικές κυκλοφορούν στην αγορά, και πόσες από αυτές καταλήγουν στο καλάθι των αχρήστων. Μετά από μια ερεύνα τα αποτελέσματα εμφανίζονται παρακάτω μέσω των διαγραμμάτων.

Εικ. 12: Διάφορες φορητές ηλεκτρικές

(19)

ΑΝΑΚΥΚΛίϋΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

Σύστημα Μπαταρίας Διακινούμενη Ποσότητα (κιλά) Ποσοστό (%)

Ni-Cd 173.200 7,0

Hg 1.400 0,1

Pb-Οξέος 123.714 5,0

Λοιπές 2.175.971 87,9

ΣΥΝΟΛΟ 2.474.285 100

Πίνακας 2: Μέγεθος Αγοράς Μπαταριών στην Ελλάδα το 2005.

Ni-Cd

Hg

Pb-Οξέος

Λοιπές

I Σχεδιάγραμμα 1: Μέγεθος Αγοράς Μπαταριών στην Ελλάδα το 2005.

Στη συνέχεια, παρουσιάζονται σχηματικά οι ποσότητες μπαταριών που κυκλοφορούν στην υπόλοιπη Ευρώπη, όπως δίνονται από την Ευρωπαϊκή Ένωση Κατασκευαστών Φορητών Μπαταριών (European Portable Battery Association).

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΑΕΕΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΑΟΥΑΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 18

(20)

Σύστημα Μπαταρίας Διακινούμενη Ποσότητα (τόνοι)

Ποσοστό (%)

Κομβιόσχημες 373 0,2

Li 706 1,4

Ni-MH 5.200 3,4

Ni-Cd 12.844 8,0

Pb-Οξέος 15.000 10,0

Zn-C 46.934 30,0

Αλκαλικές Μη 74.019 47,0

ΣΥΝΟΑΟ 155.076 100

Πίνακας 3: Μέγεθος Αγοράς Φορητών Μπαταριών στην Ευρώπη το 2005

Κομβιόσχημες

Li

Ni-Cd

NiMH

Pb-Οξέος

Zn-C Αλκαλικές Μη

Σχεδιάγραμμα 2: Μέγεθος Αγοράς Μπαταριών στην Ευρώπη το 2005.

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, Ν1ΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 19

(21)

Οι ακόλουθες γραφικές παραστάσεις συλλέχθηκαν από διάφορες πηγές:

http://www.bmz-gmbh.de/. http://www.batteries.frost.com/.

http://www.freedoniagroup.com/.

Σχεδιάγραμμα 4: Οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται περισσότερο παγκοσμίως.

(22)

Η παγκόσμια αγορά μπαταριών είναι περίπου 50 δισεκατομμύρια δολάρια, εκ των οποίων κατά προσέγγιση τα 5,5 δισεκατομμύρια διαθέτονται στις επαναφορτιζόμενες (δευτερογενείς) μπαταρίες.

Η ομάδα Freedonia Α.Ε., προβλέπει μια αύξηση ζήτησης πρωτογενών και δευτερογενών μπαταριών στην Αμερική στα 14 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το έτος 2007. Μια νέα γενιά ηλεκτρονικών συσκευών οι οποίες θα έχουν υψηλή απαίτηση για ενέργεια, όπως οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές, τα τηλέφωνα με φωτογραφικές μηχανές και η υψηλής απόδοσης φορητές συσκευές υπολογισμού, θα οδηγήσουν στην αύξηση κατανάλωσης μπαταριών. Η κατανάλωση πρωτογενών και δευτερογενών μπαταριών στις ΗΠΑ μέχρι το έτος 2012, υπολογίζεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Σχεδιάγραμμα 5 : Απαίτηση της Αμερικής για μπαταρίες.

ΜΑΤΣΟ ΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟ ΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 21

(23)

Σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα βλέπουμε ότι η αλκαλική μπαταρία Μη έχει την τάση να εξουσιάσει την αγορά πρωτογενών μπαταριών. Άλλες πρωτογενείς μπαταρίες που έχουν ανοδική ζήτηση είναι οι μπαταρίες λιθίου και Ζη-αέρα.

Σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα βλέπουμε ότι η μπαταρία Pb/οξέος, η οποία χρησιμοποιείται κυρίως για τα αυτοκίνητα, θα αποτελέσει τη μισή ζήτηση των επαναφορτιζόμενων μπαταριών. Λόγω του χαμηλότερου κόστους και της αξιόπιστης υπηρεσίας που παρέχει στις δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες, η μπαταρία Pb/οξέος θα έχει μια σταθερή αύξηση της ζήτησης μέχρι το έτος 2012. Οι μπαταρίες με βάση το Li μπορούν να αρχίσουν να αντικαθιστούν σε μερικές εφαρμογές τις Pb/οξέος, εάν η τιμή τους γίνει πιο χαμηλή και ο χρόνος ζωή τους μεγαλύτερος.

(24)

Η απαίτηση για τις μπαταρίες Pb/οξέος κυβερνάται από την παραγιογή οχημάτων. Οι αντικαταστάσεις μπαταριών έχουν μειωθεί δεδομένου ότι οι νέες τεχνολογίες έχουν επεκτείνει τη ζωή μπαταριών μέχρι 6 μήνες.

Η μπαταρία ιόντων Li είναι η πρώτη σε ζήτηση για τις φορητές συσκευές. Αφ' ετέρου, η αγορά για τη μπαταρία Ni-Cd, στενεύει παρόλο που κρατά ένα σημαντικό μερίδιο για τα εργαλεία δύναμης, τα ραδιόφωνα και τις ιατρικές συσκευές. Αυτό το σύστημα προτιμάται λόγω της υψηλής διάρκειας ζωής και της αξιόπιστης υπηρεσίας της. Μερικές χώρες θα απαγορεύσουν τη χρήση του μέχρι το 2006 για περιβαλλοντικούς λόγους και θα το αντικατασταθεί από το σύστημα NiMH το οποίο φαίνεται να έχει καλύτερη αντιμετώπιση ως προς το περιβάλλον.

Ή δη σταδιακά μερικές από τις μπαταρίες που αναφέραμε πιο πάνω πως είναι βλαβερές, αντικαθίσταται από άλλες, φιλικότερες προς στο περιβάλλον. Η προσπάθεια που απομένει είναι να συλλέξουμε όσες περισσότερες από αυτές έχουν απομείνει στην αγορά, και να τις ανακυκλώσουμε.

(25)

1.6. Ο ΚΥΚΛΟΣ ΖΩΗΣ ΤΗΣ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ

Μία μπαταρία ξεκινώντας από την κατασκευή της, καθορίζεται ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζεται, ο τύπος της, το μέγεθός της και τα συστατικά της.

Από την διάθεσή της στην αγορά μέχρι την χρήση της, αλλά και μέχρι αυτή να αποτελέσει μία χρησιμοποιημένη μπαταρία όπου θα βρεθεί πλέον σε κάποιο ρεύμα απορριμμάτων διάφοροι παράγοντες επιδρούν σε αυτή. Αυτοί αφορούν είτε άμεσα τα χαρακτηριστικά της μπαταρίας, είτε τα κύτταρα που συνδέονται με τη χρήση τους.

Τέτοιο σημαντικό χαρακτηριστικό των μπαταριών αποτελεί ο χρόνος ζωής (lifetime ή lifespan) της, ο οποίος σε γενικά πλαίσια κυμαίνεται στα 3,5 ή 7 χρόνια ανάλογα με τον τύπο της, οπότε και καθορίζει το τότε μία μπαταρία θα καταστεί χρησιμοποιημένη.

I Νέα μπαταρία

I Νέα προϊόντα j

Εργοστάσιο Ανακύκλωσης

Διαλογή Μπαταριών

Κάδοι Συλλογής

I Εισαγωγέας |

V

I Κατάστημα ]

/

I Καταναλωτής

I Απορρίμματα |

Υδροφόρος Ορίζοντας Σχεδιάγραμμα 8: Ο κύκλος ζωής μίας μπαταρίας.

ΜΑΤΣΟΥΚΑΧ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 24

(26)

Η ελεγχόμενη απόθεσή των μπαταριών αφορά κυρίως την ξεχωριστή συλλογή των μπαταριών από τα υπόλοιπα αστικά απορρίμματα, συνήθως με την τοποθέτησή τους από τους χρήστες σε ενδεδειγμένους κάδους συλλογής. Αυτός ο τρόπος μπορεί να οδηγήσει στη συνέχεια, μετά από τη διαλογή τους, είτε σε ανακύκλωση, είτε και σε χώρους επεξεργασίας αστικών απορριμμάτων, εφόσον όμως έχουν θεσπιστεί οι όροι, οι οποίοι μπορούν να επιτρέψουν τέτοιου είδους απόθεση κάποιων ειδών μπαταρίας.

Η μη ελεγχόμενη απόθεση αφορά κυρίως την ανεξέλεγκτη διάθεση των μπαταριών συνήθως και στο μεγαλύτερο ποσοστό, μαζί με το ρεύμα των υπολοίπων αστικών απορριμμάτων. Εκτιμάται ότι μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό έχει την τηθανότητα να βρεθεί απευθείας απορριπτόμενο στο περιβάλλον (π.χ. δρόμο, έδαφος, θάλασσα κ.α.).

Κατά συνέπεια συνήθως οι μπαταρίες καταλήγουν μαζί με τα υπόλοιπα αστικά απορρίμματα είτε σε αποτέφρωση είτε σε ταφή.

Η συλλογή των μπαταριών έχει άμεση εξάρτηση από την συμπεριφορά των καταναλωτών. Το άμεσο πρόβλημα που συνδέεται με τη συλλογή τους είναι το μικρό μέγεθός τους το οποίο επιτρέπει στους ανθρώπους να τις αποθηκεύουν σε διάφορους χώρους του σπιτιού. Επιπλέον είναι πολύ σημαντική η νοοτροπία των λαών των διαφόρων χωρών ως προς το θέμα της

ανακύκλωσης όπως έχουν δείξει διάφορες μελέτες (Γερμάνια, Ολλανδία, Βέλγιο).

Όταν οι μπαταρίες αποτίθενται σε ένα χώρο ταφής αυτό πραγματοποιείται συνήθως με τα αστικά απορρίμματα. Στη συνέχεια είναι αναμενόμενο να υποστούν διάφορες φυσικές αλλαγές.

Μελέτη που πραγματοποιήθηκε σε μπαταρίες μέσα σε χώρο ταφής (Little, 1989) έδειξε ότι αυτές βρέθηκαν να είναι σπασμένες,

διαβρωμένες ή με τέτοιο τρόπο κατεστραμμένες, με αποτέλεσμα να επιτρέπουν στο περιεχόμενό τους να εξέλθει στον χώρο ταφής.

Κοινός παράγοντας για όλα τα συστήματα των μπαταριών που καταλήγουν στους χώρους υγειονομικής ταφής είναι η αναφλεξιμότητα. Παρότι θεωρούνται ότι είναι σταθερά συστήματα σε αντιδράσεις, το φαινόμενο της πιθανής βραχυκύκλωσης ειδικά σε ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΠίΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 2 5

(27)

χώρους που αποτίθενται ή συγκεντρώνονται συσσωρευτικά, μπορεί να προκαλέσει φωτιά. Επίσης, η έκθεσή τους σε αρκετή θέρμανση ή και υγρασία, μπορεί να συντελέσει στην απελευθέρωση αναφλέξιμων ή διαβρωτικών συστατικών τους. Οι κυριότεροι κίνδυνοι για ατυχήματα σε χώρους ταφής σχετίζονται μεν με τις διεργασίες βιολογικής αποικοδόμησης που συντελούνιαι εντός του χώρου, περιλαμβάνουν δε:

• Επιφανειακές και υπόγειες εκρήξεις

• Κίνδυνος έκρηξης

• Τυχαία εκπομπή στραγγισμάτων

Η πιθανότητα ρύπανσης ενός χώρου ταφής εξαρτάται από τα εξής:

• Τη μετανάστευση των στραγγισμάτων εκτός του τόπου ταφής

• Την επικινδυνότητα των συστατικών των στραγγισμάτων

• Τις αντίστοιχες συγκεντρώσεις των ρυπαντών στα στραγγίσματα.

Δυστυχώς δεν είναι όλοι οι χώροι υγειονομικής ταφής εξοπλισμένοι με τα κατάλληλα καλύμματα για να εμποδίζουν τα στραγγίσματα του χώρου να διαφεύγουν. Οι βροχές είναι πιθανόν να ξεπλύνουν τα στραγγίσματα, και να τα μεταφέρουν μέσω του εδάφους στον υδροφόρο ορίζοντα και το περιβάλλον. Επίσης, η καύση των αστικών απορριμμάτων προκαλεί την εξάτμιση

εισέρχονται στην ατμόσφαιρα.

μετάλλων, με αποτέλεσμα αυτά να

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΙΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 2 6

(28)

2. ΚΕΦΑΛΑΙΟ

2.1. ΔΙΑΔΡΟΜΗ ΒΑΡΕΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΣΤΗΝ ΦΥΣΗ

Ο όρος «βαρέα μέταλλα» αναφέρεται σε κάθε μεταλλικό χημικό στοιχείο που έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από αυτή του σιδήρου και είναι τοξικό σε μικρές συγκεντρώσεις.

Παραδείγματα βαρέων μετάλλων περιλαμβάνουν στοιχεία όπως ο Hg, ο Pb, το Cd, το αρσενικό (A s ), το χρώμιο (Cr) και το θάλλιο (ΤΙ)

Τα βαρέα μέταλλα είναι φυσιολογικά συστατικά του φλοιού της γης. Δεν μπορούν να αποδομηθούν ή α καταστραφούν. Σε ένα μικρό βαθμό μπαίνουν στον οργανισμό μας μέσω της τροφής, του νερού και του

αέρα.

Σαν ιχνοστοιχεία, κάποια βαρέα μέταλλα είναι απαραίτητα στους ανθρώπινους οργανισμούς, όπως ο ο Ζη και το σελήνιο, που είναι απαραίτητα στον άνθρωπο. Βοηθάνε κυρίως στις μεταβολικές διαδικασίες ενός οργανισμού, αλλά εάν βρεθούν σε μεγαλύτερες ποσότητες από το φυσιολογικό, προκαλούν δηλητηρίαση. Αυτό μπορεί να συμβεί στην περίπτωση που κάποιος καταναλώσει μολυσμένο νερό, αναπνεύσει μολυσμένο αέρα ή μέσω της τροφικής αλυσίδας.

Τα βαρέα μέταλλα είναι επικίνδυνα διότι εφόσον δεν αποικοδομούνταμ συσσωρεύονται στους οργανισμούς. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται βιοσυσσώρευση και συμβαίνει όταν μία χημική ουσία έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση σε έναν οργανισμό από ότι στο περιβάλλον. Οι διάφορες ενώσεις που συσσωρεύονται σε οργανισμούς απορροφιούνται δυστυχώς ταχύτερα από ότι αποβάλλονται. Αν επίσης χορηγηθούν σ ’ έναν οργανισμό αρκετές από τις ενώσεις των μετάλλων αυτών, τότε αυξάνεται συνήθως η αρνητική δράση τους. Σύμφωνα με ορισμένες έρευνες για μερικούς συνδυασμούς μετάλλων (Νϊ+Ζη, Cu+Zn, Cu+Cd), έχει παρατηρηθεί μία αύξηση της επικίνδυνης δράσης μέχρι και σε πενταπλάσια τιμή από εκείνη που προκύπτει από την άθροιση των επί μέρους δράσεων. Τα βαρέα μέταλλα που παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον είναι ο Hg, ο Pb και το Cd, στοιχεία που περιέχονται στις Η.Σ. και στους συσσωρευτές.

ΜΑΤΣΟΥΚΑΣ ΚΛΕΙΣΘΕΝΗΣ, ΝΚΟΛΟΥΛΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ 2 7