EGYÉB HULLADÉKOK
6.7
Elem- és akkumulátorhulladékok hasznosításának jogi szabályozása és műszaki lehetőségei. Egy új osztályozóberendezés ismertetése Tárgyszavak: akkumulátor; elem; hulladékhasznosítás; neutron-radiográfia; technológia; EU; jogszabály.
Elem- és akkumulátorhulladékok jogi szabályozása az EU-ban Javaslat a jelenlegi szabályozás bővítésére 2005 júniusában a hulladékgazdálkodás egyik kicsi, de fejlett ágazata, az elemek és akkumulátorok újrahasznosítása tartott konferenciát a Barcelona melletti Sitges-ben. A jól megszervezett rendezvényen sok újdonságot lehetett megismerni. A bevezető előadást a témát mélyen ismerő és ugyanakkor befolyásos szakember, Timo Mäkelä, az EU Bizottság Tartós Fejlődés és Integráció főigazgatóságának főigazgatója tartotta. Áttekintette az elemek újrahasznosítására vonatkozó törvényi szabályozás jelenlegi helyzetét és a vonatkozó új irányelveket. Elmondta, hogy a jelenlegi jogszabályok az elemeknek csupán egy részével foglalkoznak: csak azokat a galvántelepeket érintik, amelyek veszélyesnek számító anyagokat tartalmaznak. EU szinten nem léteznek olyan begyűjtési vagy újrahasznosítási célok, amelyek lehetővé tennék a nemzeti visszavételi rendszerek hatékonyságának ellenőrzését. Ezenkívül sok galvánelem még mindig a természetbe kerül: 2002-ben ezek a régi EU-ban forgalmazott termékek 45 százalékát tették ki. A Bizottság ezzel kapcsolatos javaslatának célja, hogy elkerüljék a használt elemek kidobását a természetbe, továbbá, hogy a belső piacra vonatkozó szabályozásokat egységesítsék. Végcél a zárt körfolyamat kialakítása, ahol biztosított a begyűjtés és az újrahasznosítás.
A javaslat szerint az elemekre vonatkozó irányelvnek az alábbi pontokat kellene érintenie: – korlátozni kell a higany felhasználását a galvánelemekben, – érvényesíteni kell a gyártók felelősségét, – meg kell tiltani az ipari és az autóakkumulátorok depóniákra juttatását és energetikai hasznosítását, – célként meg kell határozni a hordozható elemek minimális begyűjtendő mennyiségét, – a minimális újrahasznosítás céljait érvényesíteni kell, – minimumkövetelményeket kell támasztani az újrahasznosítás hatékonyságával szemben, az elemek összetételének függvényében. A tervezetnek az Európai Parlament 2004. áprilisi ülésén elhangzott első olvasata lényeges kiterjesztése, hogy a kadmium és az ólomtartalmat korlátozzák. Ugyanakkor a képviselők tervezetet nyújtottak be a tilalom függelékében szereplő kivételek jegyzékére vonatkozólag. Ez olyan felhasználási esetekre vonatkozik, ahol elkerülhetetlen ezeknek az anyagoknak a használata. A képviselők a hordozható nikkel-kadmium (NiCd) telepek 80 százalékos begyűjtésének célját, valamint a hulladékáram ellenőrzésére vonatkozó követelményt törölték, a Parlament ugyanis a Bizottság által javasoltnál szélesebb körű begyűjtési célokat részesít előnyben. Ezenkívül megváltoztatták a begyűjtési célok számításának alapjait. Korábban a grammban meghatározott tömeg volt a vonatkozási alap, most viszont az éves kereskedelmi forgalom százaléka. Az Európai Tanácsnak is van álláspontja a kérdésben: „A tanács vizsgálatot rendelt el arra vonatkozóan, hogy milyen hatása lenne a kadmiumhasználat betiltásának. Ez az intézkedés feleslegessé tenné a Bizottságnak a kadmiumtelepek begyűjtésére vonatkozó járulékos célját.” 2004 decemberében a Miniszterek Tanácsa politikai egyezményt fogadott el. Ennek lényeges eleme, hogy korlátozzák a kadmium felhasználását a hordozható elemekben. Ezenkívül javasolták, hogy a begyűjtési célokat az éves eladás százalékában írják elő. Ez a javaslat kevésbé igényes, mint az Európai Parlament célkitűzése. A Tanács némileg csökkentette az újrahasznosításra vonatkozó minőségi követelményeket is. A politikai folyamatok további menete Az elemekre vonatkozó irányelvek második olvasása akkor kezdődik, amikor az Európai Parlament már megkapta a Tanács álláspontját,
valamint a Bizottság állásfoglalását. A második olvasás alatt a Parlamentnek három hónap ideje van arra, hogy intézkedéseket foganatosítson. A Parlament elfogadhatja a Miniszterek Tanácsának ajánlását. Ebben az esetben a törvényi szabályozás érvénybe lép. Azonban arra is van lehetőség, hogy a képviselők módosítsák az ajánlást.” Mäkelä szerint mindenekelőtt azt kell tisztázni, hogy milyen mértékben szabad továbbra is alkalmazni az elemekben ólmot és kadmiumot, ezenkívül rögzíteni kell az újrahasznosítási célokat, valamint az értékesítéssel szemben támasztott minőségi követelményeket. A második olvasás feltételezett időpontja 2005 szeptembere. Jacques David, az Európai Elem-újrahasznosítási Szövetség (European Battery Recycling Association, EBRA) részéről az alábbi álláspontot ismertette: „Az EBRA javasolja minden tagállam számára minimális begyűjtési célok előírását. Az irányelvnek a nemzeti jogrendszerben való rögzítésekor az első évben ez a célkitűzés 30 százalék legyen, három év múlva már 50 százalék. A többi résztvevővel közösen olyan okmány kidolgozására volna lehetőség, amely rögzíti a jelenlegi optimális hasznosítási technikákat. A Szövetség elfogadja primerelemek esetére az 50 százalékos, nikkel-kadmium akkumulátorok esetében a 70 százalékos újrahasznosítási célt. Mindenesetre a kvóták számításának módszerét a Műszaki Átvételi Bizottságnak (TAC = Technical Adoption Comittee) kellene meghatároznia.” Az EBRA felfogása szerint az újrahasznosítási célokat a jelenlegi állapot alapján kell kiszámítani, ezenkívül az újrahasznosítás energetikai lehetőségeit is figyelembe kell venni. Az is fontos, hogy az elemek újrahasznosítása környezetkímélő módon történjen.
Új és figyelemreméltó osztályozási technika Nagy feltűnést keltett a dán Force Technology vállalat bemutatója egy olyan detektorrendszerről, amely a cég állítása szerint egyedülálló. A detektor a neutronaktiválási elemzés módszere alapján működik. A Force Element Analyser nevű rendszer egyidejűleg képes különböző elemek detektálására. Érzéketlen a különböző kémiai összetételekre vagy a korrózió hatására. Az eljárás érintés- és roncsolásmentesen működik. Nem csak az anyag felületét, hanem az egész tömeg összetételét elemzi. Az egyik kísérleti berendezéssel a vegyes hulladék elemek közül ki tudják választani a nikkel-kadmium akkumulátorokat. Az osztályozási pontosság meghaladja a 99 százalékot.
Vállalati adatok szerint a berendezés olcsó, megbízható, nincsenek mozgó alkatrészei. A technológiát a jövőben a higany felismerésére és nemesfémek elemzésére is fel lehet használni. Ennek az eljárásnak az elve alapján a vállalat olyan elemosztályozó gépet fejlesztett ki, amely évente több ezer tonnát képes gazdaságosan és pontosan feldolgozni. A detektor a neutronaktiválás elvén (PGNAA = Promt Gamma Neutron Activation Analysis) működik. Neutronaktivációs elemzés Az eljárás segítségével maximális érzékenységgel végezhető el a kvalitatív és kvantitatív nyomelemzés. A vizsgált anyagot neutronsugárzással kezelik, aminek hatására az érintett atomok meghatározott része radioaktív izotóppá alakul át. Ezek aktivitását mérni lehet. Az anyag spektruma alapján lehet következtetni a mintában eredetileg jelenlévő elemek típusára és mennyiségére. A módszer a hagyományos elemzési eljárásokkal szemben több előnnyel is rendelkezik. Először is abszolút meghatározást tesz lehetővé, mivel a keletkező radioaktivitás közvetlenül arányos a mintában lévő elem mennyiségével. A kémiai kötések formái, az oxidációs állapotok vagy a mátrixhatások nem játszanak szerepet. Nincs szükség sztenderd anyagokra. Nagy dinamikus mérési tartománnyal rendelkezik. Gyakran felesleges a kémiai minta-előkészítés, és ezzel elkerülhetők az esetleges hibák. Többelemes vizsgálatot biztosít: minden nuklid által kibocsátott sugárzás, valamint a sugárzás lecsengésének felezési ideje sajátos, az adott anyagra jellemző. Ennek következtében nagy felbontóképességű detektor felhasználásával az elemek széles spektrumának (gyakran akár 30 elem) egyidejű meghatározására van lehetőség. Ez egyaránt érvényes a fő alkotókra, valamint a nyomelemekre – a ppt tartományig terjedő érzékenységgel. Alkalmazási lehetőségek A technológia nem új, azonban még nem terjedt el széles körben. Számos alkalmazási lehetősége van. A gyakorlatban az erőművekben szén elemzésére, bányaüzemekben ércvizsgálatra, cementgyárakban tüzelőanyagok átvételi ellenőrzésére használják. A Force Technology különböző, nagy mennyiségű, folyamatosan adagolt hulladék (beleértve használt elemeket is) vizsgálatára használta. Megkezdték az eljárás szabadalmaztatását. Az összetétel azonosítása több lépésben történik. A neutronforrás gyors, nagy energiájú neutronokat bocsát ki (1. ábra). A neutronokat a
fékezőanyag (moderátor) lelassítja, amelyek reaktívvá válnak. Ezt követően a neutronok a vizsgálati térben lévő tárgy atommagjaival reakcióba lépnek. Az elem erre saját gamma-spektrumát (színét) bocsátja ki, aminek alapján a gamma-detektor felismeri a gamma-spektrumot. Számítógép végzi a spektrum elemzését és értékeli ennek az elemnek az arányát a vizsgált anyagban.
fékezőanyag neutronforrás gammasugárzás elleni védelem elemzési tér
neutronsugárzás ellen védő ernyő
Cl + Cd gammadetektor
1. ábra A detektor működési elve Gamma-ernyő védi a detektort a neutronforrás által kibocsátott gamma-sugaraktól, neutronernyő pedig a fékezőanyag által lelassított neutronoktól. A Force vállalat 2001-ben dolgozta ki a detektálóberendezés első változatát impregnált fa azonosítására. A vizsgálandó anyagot réz, króm és arzén szennyezte. Folyamatosan adagolt vegyes faanyagban kellett az azonosítást elvégezni. A berendezés első változata működésének eredményes kísérleti ellenőrzésekor bebizonyosodott, hogy a detektor igen érzékenyen reagál a klórra, kadmiumra és bórra. Ez a tény új felhasználási lehetőségeket jelentett. Megoldották PVC- és NiCd-akkumulátorok nagy sebességű és pontosságú kiválogatását vegyes műanyag-, illetve elem- (akkumulátor-) hulladékból.
A detektorok hatékonyságának fokozása érdekében Monte-Carloszimulációra épülő neutrontranszport-szoftvert alkalmaztak. Az volt a cél, hogy a mintakamrában optimálják a neutronáramlást és minimumra csökkentsék a gamma-zaj által okozott nem kívánatos zavaróhatásokat. Tökéletesítették a detektorelrendezést is. A mintacsatorna mindkét oldalán alkalmaztak egy-egy detektort és egy-egy neutronforrást. A demonstrációs berendezés A demonstrációs berendezés hulladékanyagok osztályozására szolgál (2. ábra).
neutronforrás
2. gyűjtőtartály
1. gyűjtőtartály
szállítószalag NiCd
pneumatikus szelep
fékező közeg detektor PC
kompresszor
2. ábra A demonstrációs berendezés felépítése A már említett szimulációs eljárást különböző hulladéktípusokra alkalmazták. A detektor egy vagy két neutronforrással van ellátva attól függően, hogy milyen feladatra szánták a rendszert. A két detektor megfelelő elektronikus készülékekhez csatlakozik. A rendszer számítógépe oldja meg a többváltozós elemzést és vezérli azt a légsűrítő készüléket, amely a szállítószalagról eltávolítja a kiválasztott tárgyakat. A szállí-
tószalag elkülönítve továbbítja a szétválasztott tárgyakat a gyűjtőcsatornába. A detektorok mérete 60x60x70 cm. A detektáló tér nyílásának mérete a szállítószalag fölött 9x18 cm. A vállalat az alábbi hulladéktípusokon próbálta ki és ellenőrizte a berendezés működését: – akkumulátorok: NiCd kiválasztása vegyes akkumulátorfrakcióból, – NiX kiválasztása vegyes akkumulátorfrakcióból, – Mn(ZnC és lúgos) kiválasztása vegyes akkumulátorfrakcióból, – Li-elemek (nem gombelemek) kiválasztása vegyes akkumulátorfrakcióból, – PVC kiválasztása vegyes műanyagfrakcióból, – PCB-tartalmú kondenzátorok kiválasztása különböző kondenzátorokat tartalmazó hulladékfrakcióból. A vállalat ezeken túl optimálta az online szoftvert és a kalibrációs információt. Akkumulátorosztályozás a gyakorlatban Az akkumulátorosztályozási kapacitás NiCd-akkumulátorok esetében (vegyes akkumulátorhulladékból) évi több ezer tonna. NiMH és Liakkumulátorok, illetve elemek esetében a detektorok kapacitása némileg szerényebb, mert érzékenységük a nikkelre és lítiumra kisebb. Ezenkívül a detektorok kapacitása az akkumulátorok tömegétől is függ. Minél kisebb az akkumulátor, annál kisebb a detektálási sebesség, és annál hosszabb idő szükséges a kielégítő elemzési pontosság eléréséhez. Azonban a detektorok, az akkumulátor alakjától függetlenül, képesek kimutatni meghatározott elemek jelenlétét. A detektáló rendszer előnyei: – évente több ezer tonna anyag gazdaságos osztályozása, – egyidejűleg több elem mélyreható elemzése, – érintés- és roncsolásmentes ellenőrzés, – pontos osztályozás, az emberi hibák hatását minimumra csökkentve, – a korrózió és a deformáció nem jelentenek problémát, – az osztályozás eredménye automatikusan dokumentálható, – megbízhatóság, miután a detektorban nincsenek mozgó alkatrészek, – a rendszer működése környezetbarát, – a rendszer felhasználása rugalmas, mivel lehetőség van a különböző üzemmódok közötti váltásra,
– a módszer független az akkumulátorok jelenlegi és jövőbeli kódolásától. PVC- és PCB-tartalmú kondenzátorok osztályozása A demonstrációs berendezés vegyes műanyagfrakcióból ki tudja választani a kemény és a lágy PVC-t. A klór jelenlétére rendkívül érzékeny. A mindössze 20 g tömegű darabokat is képes gyorsan és hatékonyan felismerni. A PCB erősen rákkeltő hatású klórvegyület. A belőle készített kondenzátor szigetelőként szerves olajat tartalmaz. A nagy klórtartalom megkönnyíti a detektor számára a PCB-kondenzátorok felismerését. Kapacitása igen nagy, és a helytelenül feliratozott kondenzátorokat is szét tudja válogatni. További előnye, hogy a NiCd-akkumulátorok osztályozásáról könnyen át lehet állni PCB-kondenzátorok felismerésére. Kombináció röntgensugarakkal A Force Technology több, mint egy évtizedes gyakorlattal rendelkezik az anyagfelismerő röntgensugaras berendezések egyedi igényeket kielégítő változatainak fejlesztésében és forgalmazásában. Meg tudja különböztetni egymástól a NiCd-akkumulátorokat a többi Ni alapú akkumulátortípustól, azonban a NiX és Lix elemek felismerésében lassabb, mint a röntgensugaras készülékek. Ezt a problémát a két rendszer kombinációjával lehet megoldani. A Force-féle integrált akkumulátorosztályozó berendezés gyorsan, biztonságosan, hatékonyan és igen gazdaságosan képes osztályozni az alábbi fontosabb akkumulátor- és elemfrakciókat: – Lix (nem gombakkumulátorok), – lúgos, – ZnC, – NiCd, – NiMH, – maradék anyagok. További fejlesztések eredményeként lehetővé fog válni a ZnC és a higanyt tartalmazó lúgos akkumulátorok szétválasztása is. További alkalmazások A PGNAA-eljárás rendkívül érzékenyen reagál a higanyra, a jelenlegi Force-rendszer azonban nem képes felismerni azt. Ahhoz, hogy például akkumulátorokban mérni tudja a kis mennyiségű higanyt, a rend-
szert hűtött detektorokkal kellene ellátni. A vállalat az ilyen megoldást akkor fogja piacra dobni, amikor lesz kereslet eziránt. A Force-eljárással nemesfémek elemzésére is lehetőség van, például nyomtatott áramkörökön ki lehet mutatni a nemesfémeket. Lehetőség van többek közt arany, ezüst és réz elemzésére. Összeállította: Dr. Barna Györgyné Innovative Lösungen im Blickpunt. = Recycling Magazin, 60. k. 15. sz. 2005. aug.1. p.14–17. Nickel-Cadmium-Akkus belasten die Umwelt. = Recycling Magazin, 57. k. 9. sz. 2002. p. 50–51. Schultmann, F.; Engels, B.; Rentz, O.: Stand und Perspektiven der Rücknahme und Verwertung von Batterien. = Müll und Abfall, 34. k. 8. sz. 2002. p. 456–469.
