EGYÉB HULLADÉKOK
6.8
Értékes fémek kinyerése roncsautóból Tárgyszavak: autókatalizátor; nemesfém; reciklálás; anyagáram; ólomakkumulátor.
A véggázt tisztító autókatalizátorok a nemesfémek: platina (Pt), palládium (Pd) és ródium (Rh) különleges tulajdonságait hasznosítják. Az elmúlt évben világviszonylatban a platinafelhasználás 31%-a az autókatalizátorok gyártására esett. Palládium esetében ez 57%, ródiumnál 84% volt.
A katalizátorreciklálás jelentősége Eddig világszerte 2500 tonna nemesfémet építettek be autókatalizátorokba. Az autók átlagos életkora pl. Európában több mint 12 év, a járművek nagy része még az utakon van. A katalizátorokból visszanyert nemesfémek összmennyiségét 260 tonnára becsülik, amiből csak 20 t jut Európára. A járműhadat ezért gyakran „föld feletti nemesfémbányának” nevezik. A bánya kiaknázása nemcsak gazdasági okokból ésszerű. A katalizátorreciklálás folyamatos nemesfémkínálatot biztosít, stabilizálja az árakat és csökkenti az elsődleges termelő Dél-Afrikától és Oroszországtól való erős függőséget, ökológiai szempontból jelentősen kedvezőbb, mint a primer-termelés. Ennek ellenére a katalizátorreciklálásból származó nemesfémellátás még viszonylag szerény, aminek fő oka, hogy a több mint tíz évvel ezelőtt gyártott autókban a felhasznált nemesfém mennyisége még jóval kisebb volt. A dinamikusan növekvő piacon az úgynevezett „statikus reciklálási hányad” még mindig alacsony (meghatározása: újrahasznosított nemesfém „ma”/nemesfém-felhasználás az autókatalizátorban „ma”). Ha a jelenlegi reciklált nemesfémmenynyiséget a tíz évvel ezelőtti és még korábbi kereslettel összehasonlítják, csak 50% alatti „dinamikus reciklálási hányadot” érnek el (meghatározása: újrahasznosított nemesfémek „ma”/katalizátorokban való nemesfém
felhasználás ezeknek a katalizátoroknak a beépítése időpontjában). Ez azt mutatja, hogy a „föld feletti bánya” még messze nincs kihasználva.
Németországi autóstatisztika és a számított reciklálási potenciál Minden elméletileg reciklálásra alkalmas anyag potenciáljára megadnak egy értéket, hogy számítható legyen a hasznosítás hatékonysága. Ez az érték statisztikai módszerek segítségével modellezhető. Ezt a potenciált ezután azokkal a számokkal kell összehasonlítani, amelyeket a gyakorlati területen tapasztaltak. a) A dízelautóknak jelentős piaci részesedésük van Németországban. A dízelkatalizátorokat Pt-val rétegezik, ezért a katalizátorhulladéknál hosszú távon megváltozik a Pt:Rh:Pd arány. A következő években azonban a Pd-tartalom is tovább fog emelkedni: a kilencvenes évek közepén a korábbi benzines, 5:1 arányban Pt:Rh-t tartalmazó katalizátortípusokat olyan Pt/Pd/Rh-katalizátorokkal váltották fel, amelyeknél gyakran a Pd dominál. b) Az elmúlt évben a német járműállomány 90%-a rendelkezett katalizátorral, 2010-ig a katalizátorellátottság csaknem 100%-os lesz. Európa 3-4 évvel elmarad emögött, mivel a jogszabályok később írták elő a katalizátorok alkalmazását, és az autók hosszabb ideig futnak az utakon. c) Egy jármű átlagos üzemelési életkora Németországban 12 év, bár kétségtelen, hogy az autók 30%-a 15 évig vagy még tovább üzemel. A számítások alapja ezért a forgalomból kivont járművek életkorának eloszlási görbéje, és nem a statisztikai átlagérték, mert ez hamis eredményekhez vezetne. d) Olyan feltételezés mellett, hogy a katalizátorral rendelkező és nem rendelkező autók megoszlási görbéje azonos, 2001-ben elméletileg 1,9 millió katalizátoros autót kellett volna a forgalomból kijelenteni. Ez a nem működő, összesen 3 millió autó 63%-a lenne. A prognózis 2003-ra 2,5 millió (73%), 2006-ra 3 millió (85%), 2012-re 3,5 millió (95%) katalizátoros autó forgalomból való kivonása. Ez a mennyiség messzemenően nagyobb, mint ami a piacon rendelkezésre áll. Az ezen az alapon végzett kalkuláció túlzottan optimista előrejelzéshez vezetne. Egy autó forgalomból való kivonásának bejelentése még messze nem azt jelenti, hogy a bontóba kerül.
A katalizátorreciklálással kapcsolatos gyakorlati felmérések A valódi piac jobb megértése érdekében felmérést végeztek, amelyben számos résztvevőtől kértek véleményt. A vizsgálatok a következő trendet mutatják: a) 2001/2002-ben a Németországban kiselejtezett autóknak csak 50%-a volt katalizátorral felszerelve. Ez jóval kisebb, mint az elméletileg számított 70%-os érték. b) Németországban évente valószínűleg csak 1,1–1,7 millió közötti autót selejteznek ki. Hivatalos számok nincsenek. Ez azt jelenti, hogy Németországban forgalomból kivonásra bejelentett autók mintegy 60%-át nem ott selejtezik ki. Erre a tünetre kisebb mértékben a többi EU-országban is figyelni kell: 2000-ben 10,9 millió autó forgalomból kivonását jelentették be, ebből azonban ezekben az országokban csak 6,9 millió autót selejteztek ki. c) Az autók 40%-nál még ma sem szerelik ki a katalizátort, hanem az autóval együtt bezúzzák. d) Az autók további 4%-át pótalkatrészként hasznosítják. e) Az 1,7 millió kivonásra bejelentett katalizátoros autóból csak 550 000 jut a nemesfém-recikláló folyamatba. Ezek a számok csak az autóhulladékokból kikerült katalizátorokra vonatkoznak. További 0,3–0,5 millió katalizátoregység a katalizátorcseréből származik. Németországban a piaci volumen összesen 0,8 millió darab. Gyakran sokkal magasabb értékeket jelöltek meg. Ennek oka, hogy az elméleti modelleket nem a valósággal hasonlították össze, kettős számítás történt, a piac résztvevői szándékosan túlzásba estek.
Katalizátorveszteségek a) A legnagyobb veszteség az autóexportból adódik. Ezt a számot évi 1,5–2 millióra becsülik, ebből 1 millió katalizátoros autó. A járművek többsége Afrikába, Kelet-Európába és más távoli régiókba kerül. Ha ezeket feldarabolják, nagy valószínűséggel a katalizátort nem hasznosítják újra, a nemesfémek elvesznek. b) A járművet ellopják és külföldre viszik. Az eltulajdonított járművek viszonylag újak, katalizátorosak. c) Néhány forgalomból kivonásra bejelentett autót, főleg a balesetes autókat külföldre szállítják és megjavítják. Ezeket újra importálják vagy külföldön ismét bejelentik a hivataloknál.
d) A katalizátorok, monolitok és nemesfémek elhagyják a rendszert vagy külföldről kerülnek Németországba. Mivel a nemesfémreciklálás nemzetközi üzlet, egyelőre nincs hatása a visszanyert nemesfém mennyiségre, amíg a reciklálási lánc hivatalosan működik és a nemesfém-kinyerést modern eljárással végzik.
Katalizátorreciklálásból származó nemesfémveszteségek Eddig csupán a katalizátoros járművek anyagáramát vizsgálták, ami mennyiségileg kétségtelenül nem azonos az autókatalizátorokból származó nemesfém-anyagárammal. Az okok: a) Minél nagyobb egy jármű lökettérfogata, rendszerint annál nagyobb a katalizátor és annál magasabb a nemesfémtartalom. b) Az extrább autókban legtöbbször nagyobb a nemesfémtartalom. c) Az extraméretű autók gyakran hosszabb ideig futnak, mint a kisebbek. d) A magasabb kategóriájú autókat gyakran exportálják, ott élik meg másodvirágzásukat. A vége az, hogy a nemesfém-kiáramlás nagyobb, mint az autókiáramlás. Főként a katalizátorukban több nemesfémet tartalmazó extraautókat exportálják rendszeresen Németországból.
Reciklálási láncon belüli nemesfémveszteségek – A katalizátort nem szerelik ki, aminek a Roncsautó irányelv miatt a jövőben nem lenne szabad megtörténnie (a katalizátort kiszerelhető elemként definiálják). – A katalizátor a kiszerelés után veszendőbe megy, mivel rossz frakcióba rakják (pl. acélhulladék) vagy ellopják. – A nemesfém veszendőbe megy, ha a katalizátor monolitja károsodik vagy eltörik. A por nemesfémtartalma rendszerint kétszerháromszor magasabb, mint az egész monolité. Abból kell kiindulni, hogy a katalizátor kiszerelésétől a monolit burkolatának levételéig (az acélburkolattól való elválasztás) a nemesfém mintegy 5%a veszendőbe megy. Minél rövidebb és professzionálisabb a feldolgozási lánc, annál kisebbek a veszteségek. – A következő lépésben történik a kerámia monolit acéltartályból való kivétele (burkolatmentesítés). Ilyenkor a monolit rendszerint eltörik, és por keletkezik. A professzionális katalizátorreciklálók
emiatt jó teljesítményű elszívóberendezést működtetnek. A nemesfém por kis része – a becslések szerint további mintegy 5%-a a tartályra tapadva itt a fémhulladékkal megy veszendőbe. – Ezután a nemesfémet hordozó kerámiaelemet a válogató létesítménybe szállítják. Itt az anyagot őrléssel és keveréssel homogenizálják, majd reprezentatív mintát vesznek. A szállítóknak fizetendő nemesfémár a nemesfém-elemzés eredményétől függ. A leválasztási folyamatból történő fémkinyerés Pt-ra és Pd-ra 9598%, Rh-ra 80–85%. Az eredmény kijózanító: a nemesfémnek csak mintegy 30%-át reciklálják.
Az eredmények ellenőrzése Az eredmények vizsgálatánál kiindulásként egy egyszerűsített dinamikus reciklálási hányadot választottak, alapként a Johnson–Mattheyféle statisztikát használták fel (Johnson–Matthey: Platinum 2002 Interim Report London, 2002 november). Azt a nemesfémmennyiséget vették figyelembe, amelyet 1988-tól 1990-ig Európában katalizátorba beépítettek, ahhoz a nemesfémhez viszonyítva, amelyet 2000 és 2002 között a katalizátorreciklálásból nyertek, így 32% dinamikus reciklálási hányad adódott (azt feltételezve, hogy egy autó tizenkét évig üzemel). 13 éves élettartam esetén ez a hányad 38%, ami megegyezik a szerzők vizsgálati eredményeivel. A JM-statisztika magába foglalja a cserekatalizátorokból (az autó élettartama alatt) nyert nemesfémek jelentős részét. A roncsautókból nyert nemesfémarány még kisebb.
Problémák és változtatási javaslatok A legnagyobb nemesfémveszteségek amiatt keletkeznek, hogy az autókatalizátorok nem kerülnek be a reciklálásba. A legjelentősebb hiányt az autóexport okozza. a) Az EU-direktívák és a szigorúbb határellenőrzések nem oldották meg a kiviteli problémát. Az illegális, nem tiszta kiviteli lehetőséget alaposan kihasználták. b) Az elhasznált autók végső tartózkodási helyének nyomon követése a különböző nemzeti hatóságok részéről nem következetes. c) Sok hasznosító még mindig alacsony szinten dolgozik. d) Nem minden bontóüzem vizsgálja, hogy a roncsautóban van-e katalizátor.
A változtatások, javítások másik szintje maga a reciklálás. Itt is szükség van javulásra, ha a hatások nem is annyira meghatározóak. Minél professzionálisabbak a folyamatban szereplők, és minél kevesebb szereplő vesz részt a láncban, annál jobbak a kilátások a nemesfémveszteségek minimalizálására. A válogatóüzembe vezető úton a fő probléma a por- és a monolittörési veszteség. a) A katalizátorral óvatosabban kellene bánni. A konténereket nem kellene túl gyakran mozgatni, szállítgatni, be- és kirakni. b) A katalizátorok burkolatlevételét modern technológiával, hatékony porelszívással kellene elvégezni. Egy olyan zárt rendszer lenne optimális, melyben a katalizátort sok por keletkezése nélkül vágnák ki. Másrészről elfogadható szinten kellene tartani a feldolgozási költségeket. c) Csak tapasztalt vállalatoknak kellene – modern technológiával – a katalizátorokat feldarabolni, mintát venni és a fémet leválasztani. Csak így érhető el jó aprítási eredmény. d) Jelenleg a reciklálási lánc nem eléggé átlátható. A piac feldarabolt, sokszor kihasználják az illegális csatornákat. Ha a partnerek között a hasznosítás különböző fokozataira kooperációs modellek jönnek létre, javulhat a reciklálás hatékonysága. Célként a hasznosításnak a hozzáértő szállító partneren át a daraboló üzemig tartó közvetlen, átlátható útjára kell törekedni.
Összegezve Az európai járműállomány hatalmas nemesfémmennyiséget kínál. Ez a föld feletti nemesfémbánya a jövőben fontos nemesfémforrás – ökológiai forrás – lehet. A nemesfém-reciklálás sokkal jobban kíméli a környezetet, mint a bányászat. Ezenkívül így Európa csökkenthetné a csekély bányászati termeléstől való függőségét. A sikeres katalizátorreciklálás érdekében további munkálkodásra van szükség. A legfontosabb, hogy az ellenőrizetlen autóexportot megállítsák.
Újrahasznosítható értékes fém: az ólom Az ólom sűrűsége nagy (11,34 kg/dm3), olvadáspontja alacsony (327 ºC). Tengervíz hatásának és sok kémiai anyagnak ellenáll. A periódusos rendszerben elfoglalt helye, magas rendszáma miatt jól véd a kemény sugárzás ellen, ezért alkalmazzák a röntgenkészülékek és radioaktív sugárforrások elleni védelemnél. A világ ólomtermelése jelenleg 6,5
M t, a reciklálás aránya 60%. Az ólom fő felhasználási területe az akkumulátorgyártás (74%), ezután a pigmentek és ólomvegyületek (10%), a lemezek és a profilok (7%), valamint a kábelek következnek (2%). Az ólom nehezen pótolható – ez irányban különböző projektekben több mint 20 éve valóban kimutatható eredmények nélkül kutatnak – többek között az akkumulátorokban, üvegekben és kerámiákban (pl. gyújtógyertya készítés), kiegyensúlyozó súlyoknál, sugárvédelemben és az elektronikában.
Ólomreciklálás: az elhasznált autóakkumulátorok új élete A tűz és az ólom közös tulajdonsága, hogy szakszerűtlen bánásmódnál veszélyesek, a technikai civilizáció számára azonban nélkülözhetetlenek. Ahhoz, hogy a kockázatok fölött úrrá legyünk, az ólom biztonságos reciklálására van szükség. Az egyik legnagyobb német ólomrecikláló üzem a Rajna melletti Braubachban van. Három üzemmel működik ott a BSB Recycling GmbH. Ez az egykori ólom- és ezüstkohó festői környezetben, a Rajna-árok egy oldalvölgyében fekszik. Évente 55 E t ólomtartalmú hulladékot, leginkább a személygépkocsi szektorból és iparból származó ólomakkumulátorokat dolgoz fel. Emellett elhasznált ólmot, pl. tetőfedésből, kábelburkolatokból kikerülő hulladékokat, valamint ólomtartalmú maradékokat, pl. gyakorlótéri „lövési homokot” is felhasználnak. Egy többfokozatú feldolgozási folyamatban ezekből az anyagokból 30 E t ólmot és 20 E t műanyag granulátumot nyernek és adnak el.
Jól szervezett gyűjtőhálózat Az ólomakkumulátor telepek néhány jól elkülöníthető alapkomponensből állnak. Az akkumulátortartó és a csavaros tető jelenleg túlnyomórészt polipropilénből (PP) állnak, a pólusok és a rács ólom–kalcium ötvözet, míg a rácslyukak a pólusnak megfelelően ólom-dioxiddal, illetve porózus fémólomból („ólomszivacs”) álló pasztával töltöttek. Annak érdekében, hogy mechanikus terhelésnél a felület érintésével létrejövő rövidzárlatot elkerüljék, a cellák közé még vékony, perforált, polietilénből (PE) vagy részben poli(vinil-klorid)-ból is álló úgynevezett szeparátorokat helyeznek el. Az akkumulátortelepek (battériák) elektrolitként kénsavat tartalmaznak. A BSB a gyűjtőpontok országos hálózatával gondoskodik az utánpótlásról, a szállítás speciális konténerekkel történik.
A nagyüzemi folyamat „táplálása” Az elhasznált akkumulátorok először saválló készletraktárba kerülnek. Targonca segítségével jutnak a kalapácsos törő adagolótölcsérébe. A berendezésben mozgó kalapácsok 40–50 mm-es darabokra aprítják az anyagot. A szabaddá váló savat megszűrik, átvevője a galván- és vegyipar. A szilárd alkotóelemek egy többfokozatú mosó- és szeparálóberendezésbe kerülnek, ahol a rácsfém, az ólom finomösszetevők, a polipropilén és a műanyag maradék szétválasztása dobszita és úszó– süllyedő–szétválasztás segítségével történik. A bennük lévő savmaradékot semlegesítik. A fémólomból, ólom-oxidból és ólom-szulfátból álló finom összetevőket leszűrik, és Stolbergbe, a testvérüzembe szállítják. A rácsfém igen tiszta, minden további kezelés nélkül beolvasztható. A műanyag frakcióból eltávolítják az elválasztó fóliákat, és termikus hasznosításra viszik. A kinyert PP-forgács csak kis mennyiségű egyéb műanyagot tartalmaz. Ezt a hozzávásárolt PP-maradékokkal, pl. flakonkupakkal együtt örlőmalomban tovább darabolják. Végül a modern granulálóberendezésben egy további lépésben iparilag hasznosítható polipropiléngranulátum keletkezik, amelyet többek között az autóiparban használnak fel.
A kén nem kívánatos A kén az adott cég ércfeldolgozási technológiájában zavaró tényező lenne, ezért a kéntartalmú finomrészecskéket a vállalatnak a szulfidos ércek feldolgozására alkalmas primer kohójába, Stolbergbe küldik. A BSB összesen három rövid, 3,8 m3 munkatérfogatú dobkemencéje főként az oxidok redukálására és a kalcium eltávolítására szolgál, amelyeket sziliciumtartalmú salakképzőkkel, pl. üvegcseréppel vagy lövészeti homokkal salakosítanak, majd eltávolítanak. Azért fontos a salak szilikáttartalma, mert a káros anyagok ebben szilárdan megkötődnek, nem mosódnak ki. Ez a salak az egyetlen olyan „termék”, amelyet depónián kell ártalmatlanítani, a technológia minden más termékét – köztes és végtermékét – az iparban hasznosítják. Egy további finomítási fokozatban az ólmot egy 100 t befogadóképességű nagy tégelyben átkeverik, ahol a rézsalak por alakban kiválik. A kiindulási anyag összetétele és a gyártani kívánt ötvözet függvényében még további kezelési lépések következnek. A végtermékek ólomötvözetből álló, 3–3,5 tonna nehéz tuskók. Ezeknek az öntecseknek mintegy fele további feldolgozásra a testvérvállalathoz, Freibergbe kerül, a mara-
dékot helyileg a legkülönbözőbb iparágak számára ólomöntvénnyé dolgozzák fel. A reciklált ólom nagy részéből ismét indítóakkumulátort gyártanak.
Következetes környezetvédelem Az üzem területéről semmi nem kerülhet ki ellenőrizetlenül. Az akkufeldolgozásból származó technológiai szennyvizet visszavezetik a rendszerbe, a többi szennyvizet valamint a felszíni vizeket összegyűjtik és megtisztítják. A levegőt nemcsak a kemencéknél, hanem valamennyi ólomtárolást vagy feldolgozást végző csarnoknál folyamatosan elszívják és szűrik. Az üzem területét elhagyó teherautóknak előzőleg mosóberendezésen kell keresztülmenniük. A szennyvízkezelésből származó iszap és a véggáztisztítás szűrési maradéka ismét az olvasztókemencébe kerül. A BSB adatai szerint a védőintézkedések olyan hatékonyak, hogy az emissziók több mint 50%-kal a porra és ólomra előírt határértékek alatt maradnak. Különösen ki kell emelni, hogy a kén-dioxidkibocsátás több mint 90%-kal alacsonyabb, mint az ólomreciklálás hagyományos eljárásánál keletkező emisszió.
Környezethisztéria helyett környezetvédelem Az ólom felhasználása nemcsak az autóakkumulátoroknál, hanem számos más gyártmánynál is nélkülözhetetlennek látszik. A népességnek az ólmozott benzin, ólomtartalmú festékek és a vízellátásban használatos ólomcsövek miatti ólomterhelése messze az egészségügyi határérték alatt van, és a jogszabályi korlátozásoknak köszönhetően évek óta tovább csökken. A talajban lévő kötött, nem kimosódó formában jelenlévő ólomvegyületek nem jelentenek érdemleges veszélyt, mivel nem kerülnek a táplálékláncba. Ennek ellenére a politikában adódnak olyan törekvések, mint pl. a kiegyensúlyozó ólomsúlyok alkalmazásának tilalma, amelyek kevésnek bizonyulnak a népesség valódi kockázattól való megvédésére, de a félelem szításával felhasználhatók a választók megnyerésére. A számlát az érintett iparágakban azok az emberek fizették meg, akiknek munkahelyei veszélybe kerültek. Még rosszabb, hogy ezáltal sok meglévő és működő ólomrecikláló üzem is veszélybe került. Az újrahasznosításnál mutatkozó eddigi sikerek – a világ ólomtermelésében a reciklálás aránya ma már eléri a 60%-ot – így meghiúsulnának. Különösen érthetetlen a politika gyakran megfigyelhető képmutatása: Dánia
pl. különösen erősen követeli a lehetőleg teljes ólomtilalmat, kivételt tenne azonban akkor, ha a hazai ipar exportjáról lenne szó. Összeállította: Dr. Csokonay Józsefné Buchert, M., Hagelüken, Ch.: Katalysator –Verwertung – Wir stehen am Anfang des Weges. = Recycling Magazin, 58. k. 9. sz. máj. 12. 2003. p. 11–13. Portrait – Blei-Recycling: Neues Leben für alte Autobatterien. = Recycling Magazin, 58. k. 9. sz. máj. 12. 2003. p. 20–21. Maramba-Cortes, N. P.: Panganiban, L. R. stb.: Health and environmental assessment among residents of a community near a battery reycling plant. = Journal De Physique, 107. k. II. sz. 2003. máj. p. 809–821.
