литий в батарейках чем опасен

Вред литиевых аккумуляторов

Когда речь идет об электромобилях, то их называют экологичными, ведь они не выбрасывают вредные газы в процессе работы. На самом деле все не так идеально, как хотелось бы. Вред от производства литиевых аккумуляторов для одного электрокара, в соответствии некоторым исследованиям, сопоставим с тем, что выбрасывает в атмосферу обычный автомобиль на двигателе внутреннего сгорания в течение нескольких лет. Не в последнюю очередь это связано с тем, насколько много элементов питания используется в автомобиле.

Так ли силен вред литиевых аккумуляторов для окружающей среды и стоит ли человеку что-то с этим делать? Попробуем кратко рассмотреть данный вопрос.

Как аккумуляторы влияют на окружающую среду

Попробуем рассмотреть прямое и косвенное влияние литиевых АКБ на экологию и человека на примере автомобильной отрасли и докажем, что не все так однозначно. По крайней мере, при текущем уровне развития технологий.

Первым стоит рассмотреть вред от производства аккумуляторов. В первую очередь производство вредно для работников завода, где АКБ производится. В составе литиевых аккумуляторных батарей используется не один токсичный материал. Это, к примеру, кобальт, никель, бористый литий. Производство литий-ионных аккумуляторов является наиболее опасным, чем производство аккумуляторов других типов.

Далее начинается процесс эксплуатации аккумулятора. В процессе езды электромобиль не выделяет вредных газов, в отличие от ДВС, однако эти газы выделяет электростанция для производства электроэнергии. Так как наибольшая доля вырабатываемой энергии приходится на электростанции, сжигающие топливо (уголь, газ), то вред экологии можно назвать ощутимым. Тем не менее, даже при таком раскладе электромобиль будет по меньшей мере вдвое экологичнее. Это не в последнюю очередь связано с низким КПД двигателей внутреннего сгорания, который даже не достигает и 50%. Хотя, и у электрокаров КПД не идеальный, плюс аккумулятор подвержен саморазряду даже при отсутсвии нагрузки. Это как бензобак, который немного протекает. Энергетическая отрасль претерпевает серьезное развитие и все больший процент энергии вырабатывается за счет возобновляемых источников (солнце, ветер и вода). Вместе с этим, соответственно, снижается косвенный вред от эксплуатации аккумуляторов.

Наверное, наибольшей проблемой является конец жизненного цикла аккумулятора. Как уже упоминалось ранее, при производстве литиевых аккумуляторных батарей используются токсичные вещества, которые нельзя зарывать в землю. Токсичные элементы негативно влияют на почву и ее обновление, а также попадают в грунтовые воды.

Стоит также заметить, что аккумуляторы опасны не только для экологии, но и для человека. Существует множество случаев самовозгорания аккумуляторов, которые могут привести к пожару. Чаще всего воспламенение связано с резким повышением температуры из-за замыкания электродов. К сожалению, далеко не всегда замыкание происходит из-за физического воздействия на аккумулятор. Причиной тому может стать техническая недоработка (многим известен случай массового возгорания смартфонов Samsung Galaxy Note 7) или сложные внутренние процессы в ходе старения.

Что мы можем сделать

Только из-за одних лишь электромобилей производство литиевых аккумуляторов растет огромными темпами. Является ли это проблемой и может ли человек что-то с этим делать? Каждый может внести небольшой вклад, отдавая батареи на утилизацию. Даже если речь идет об обычных аккумуляторах. Это поможет снизить процент вредных веществ, попадающих в почву.

Если мыслить более глобально, что нужно двигаться в двух направлениях: развивать технологию утилизации, а также технологию производства. Благодаря совершенствованию технологий утилизации, возможно, получится добиться почти нулевого выброса вредных веществ в почву.

Самым глобальным способом снижения вреда экологии является изобретение новых технологий сохранения энергии, которые будут и эффективнее, и менее токсичны. Работы в этом направлении ведутся активнейшие. Изобретение нового вида аккумулятора может перевернуть не только автомобильную отрасль, но и сферу мобильной электроники.

Источник

Литий в батарейках чем опасен

Мы живем в мире, немыслимом без батареек, они прочно вошли в наш быт. Еще несколько десятилетий назад батарейки намного реже использовались в повседневной жизни, что было связано с их достаточно высокой стоимостью, обусловленной сложностью производства и просто малым потребительским спросом. В последние годы не только значительно удешевился процесс промышленного изготовления автономных источников питания, но и повысилась их востребованность. Бытовая электроника стала широкодоступна, многие устройства (телевизоры, кондиционеры, аудиоцентры) оснащены пультами дистанционного управления, для функционирования которых необходимы батарейки. Огромная армия детских электронных игрушек также требует использования автономных источников питания. Появилось множество портативных бытовых приборов (наручные часы, плееры, зубные щетки), для работы которых также нужны батарейки.

Раньше использованные батарейки без долгих раздумий выбрасывались вместе с бытовым мусором, и, так как объём данного класса отходов был достаточно мал, это не представляло острой проблемы.

Не задумываясь, или имея недостаточно информации об опасности, которую представляет отслужившая свой срок батарейка, многие до сих пор отправляют ее в обычное мусорное ведро, в результате, только на свалках Москвы за год скапливается более 15 миллионов батареек.

По статистике, московская семья ежегодно выбрасывает до 500 грамм использованных элементов питания. Суммарно в столице набирается 2-3 тысячи тонн выброшенных батареек в год. В США американцы ежегодно покупают почти три миллиарда различных батареек, и около 180 тысяч тонн этих батареек в итоге попадают на свалки по всей стране.

Подсчитано, что в среднем батарейки составляют около 0,25% от объёма всего собираемого в мегаполисах мусора.

Что мы называем батарейкой?

Первые шаги к появлению батарейки были сделаны в 1791 году, когда Луиджи Гальвани в своем «Трактате о силах электричества при мышечном движении» описал свое открытие электрохимической цепи, случайно построенной им при изучении свойств препарированных лапок лягушек. Значительно позже, на основе его наблюдений Гастон Планте создал элемент питания, который являлся, по сути, первым аккумулятором, в котором использовалась свинцовая пластина, погружённая в слабый раствор серной кислоты.

Какие бывают батарейки?

Это самые распространённые батарейки, которые используются, прежде всего, в различных бытовых устройствах (пульты дистанционного управления, детские игрушки, и многие другие).

Срок службы таких батареек более продолжительный, чаще они используются для фотоаппаратов.

Используются для мобильных телефонов.

Батарейки могут быть одноразовыми и многоразовыми (аккумуляторные батареи).

Современные батарейки лёгкие по весу, хорошо работают при высоких и низких температурах и являются автономным источником постоянного электрического тока.

В быту активно используются как одноразовые, так и аккумуляторные батарейки.

Аккумуляторы чаще находят применение в мобильных устройствах, ноутбуках, компьютерах, цифровых видеокамерах, фотоаппаратах. Именно в аккумуляторных (перезаряжаемых) батарейках содержатся опасные для окружающей среды соединения никеля и кадмия, гидрид никеля и литий.

Одноразовые батарейки используются в многочисленных детских игрушках, калькуляторах, пультах, фонариках они не содержат тяжелых металлов ртути и кадмия, в них присутствуют цинк и марганец, не оказывающие таких катастрофических влияний на организм и окружающую среду.

Можно сказать, что одноразовые батарейки менее вредны сточки зрения их потенциального загрязняющего влияния, однако, частота использования, и объем образующихся отходов гораздо выше. К тому же, будучи выброшенными не полностью разряженными, именно они становятся причиной пожаров на свалках.

Батарейка, даже отслужившая свой срок, не представляет опасности, при условии, что ее корпус не поврежден, и она хранится при комнатной температуре и минимальной влажности. Попадая же вместе с бытовыми отходами на свалку, и подвергаясь воздействию разнообразных атмосферных факторов, батарейка начинает ржаветь и разрушаться под воздействием коррозии. Ее корпус теряет герметичность, содержимое получает доступ во во внешнюю среду, отравляя ее, и ее обитателей.

Что происходит с батарейкой на свалке?

Щелочь и тяжелые металлы из разрушившейся батарейки представляют опасность для окружающей среды. Поступая вначале в почву, токсичные вещества достигают грунтовых вод, откуда попадают в водоемы, в том числе и те, из которых ведется забор водопроводной воды. Химическому загрязнению подвергаются земли и произрастающие на них растения, в том числе и многочисленные пищевые культуры; мясо и молоко сельскохозяйственных животных, пасущихся на зараженных пастбищах, тоже становятся опасным. Опасна не только пассивная коррозия, в результате которой батарейки загрязняют почву и воду; нередко свалки подвергаются

самовозгоранию, и находящиеся в мусоре батарейки, нагреваясь, выделяют в атмосферу диоксины, заражая еще и воздух. Диоксины в десятки тысяч раз ядовитее цианида и являются причиной раковых заболеваний и заболеваний репродуктивной системы.

В чем опасность содержимого батарейки?

Наибольшую опасность представляют содержащиеся в батарейках тяжелые металлы, прежде всего ртуть.

Не меньшую угрозу представляют и другие тяжёлые металлы: кадмий, свинец.

Токсичное воздействие тяжелых металлов на организм не проявляется одномоментно, полученные с водой и пищей микродозы отравляющего вещества накапливаются в организме на протяжении многих лет, оказывая разрушающее влияние.

Что можно сделать для предотвращения опасности?

Уменьшить частоту использования батареек, отдавая предпочтение приборам, не требующим их применения;

Использовать аккумуляторы, вместо одноразовых батареек. В долговременной перспективе очевидны как экономические, так и экологические выгоды: аккумуляторы выдерживают могут перезаряжаться более тысячи раз, и служат многие годы;

Покупать батарейки с маркировкой «без ртути»;

Так куда же выбросить батарейку?

В последние 5-10 лет в крупных городах найти пункт приема отслуживших свой срок элементов питания не представляет проблемы. Контейнеры для сбора батареек установлены во многих торговых центрах, магазинах электроники и бытовой техники. Многочисленные волонтерские организации организуют передвижные пункты сбора.

Собранные батарейки отправляют на специальные предприятия по их переработке. В России промышленная переработка находится на этапе становления, активно функционирует только одна линия по утилизации батареек, расположенная в Челябинске. Часть собранных элементов питания отправляется на предприятия, расположенные в Европе. Сейчас, с набирающим силу распространением этичного, осознанного отношения к потреблению мы просто не можем закрывать глаза на проблему утилизации батареек.

Источник

Почему батарейки нельзя выбрасывать

Содержание

Содержание

На каждой батарейке или аккумуляторе питания всегда нарисована перечеркнутая урна. Про экологию и токсичность говорят сейчас много, но почему же батарейки — эти маленькие и безобидные на вид элементы питания — все-таки нельзя выбрасывать в урну и что с ними тогда делать?

Что опасного в батарейках?

Для начала разберемся, что у нас содержится внутри батареек. Не будем вдаваться в подробности механизма работы, но запомним основное — это элемент питания, под оболочкой которого мы имеем имеет анод и катод, погруженные в электролит и вступающие в химические реакции для выработки электрического тока.

В этом материале мы не станем оценивать характеристики батареек по работоспособности и эффективности. Нас интересует только внутренний состав «ингредиентов».

Батарейки бывают нескольких типов:

Солевые — самые первые и простые батарейки. Анод состоит из смеси диоксида марганца с электролитом. В качестве электролита раньше выступал хлорид аммония, сейчас в основном хлорид цинка иногда с добавкой хлорида кальция.

Щелочные (алкалиновые) батарейки в составе электролита имеют, как понятно из названия, щелочь. Здесь мы имеем анод из цинка, гидроксида калия, катод из диоксида марганца.

Литиевые основаны на литиевом катоде и органическом электролите. В составе также оксиды марганца и меди, серы, дисульфид железа, хлористый тионил.

Оксид-серебряные батарейки подразумевают в составе оксид серебра в виде катода, цинковый анод, щелочной электролит и еще гидроксиды натрия и каля в придачу.

Воздушно-цинковые батарейки — это гидроксид калия либо раствор хлорида цинка в электролите и цинковый катод.

Но и это не все. В целом, в зависимости от типа батарейки, мы получаем под корпусом занятный компот: свинец, литий, марганец, никель, натрий, кадмий, титан, иногда ртуть. Не самый приятный и совершенно точно токсичный набор элементов.

Если вы уже в ужасе побежали вытаскивать батарейки из всех приборов, погодите. Пока вы держите батарейку в руках, пользуетесь ей в приборе — она не опасна. Когда весь букет токсичности прочно спрятан в корпус элемента питания — никакой угрозы для вас или окружающего пространства батарейка не представляет.

От одной выброшенной батарейки вреда ведь не будет?

Было бы здорово так думать, но на планете живет не один человек, а почти 8 миллиардов. По статистике Роспотребнадзора, только в Москве в среднем ежегодно выбрасывается порядка двух тысяч тонн батареек.

В чем же тогда проблема, если сама по себе батарейка не особо страшна? Отдыхая годами на свалке, корпус батарейки разрушается, и все токсичные соединения отправляются на волю. Либо они попадают в почву и грунтовые воды, либо прямиком в атмосферу, если батарейку сожгли. И все наши токсичные товарищи совершают долгое путешествие, отравляющее все на своем пути.

А теперь давайте разберемся, что такого вредного в основных токсичных элементах.

Свинец — как тяжелый металл, вреден в любых количествах, попадающих в организм. Накапливается в мозге, печени, почках, костях. Особенно опасен для детей и внутриутробного развития, вызывая нарушения в работе мозга и центральной нервной системы, снижение умственного развития.

Литий — в чистом виде для человека угрозы не представляет, так как литий сам по себе в небольшой концентрации и так содержится во всех тканях организма. Мы потребляем его с едой, и некоторые лекарственные психотропные препараты содержат литий в том числе. Но превышение нормы лития и интоксикация его соединениями вызывает нарушения в опорно-двигательном аппарате, тормозит ЦНС и работу щитовидной железы.

Марганец — тоже сам по себе не особо токсичен и участвует во многих обменных процессах организма. А вот оксид марганца — такая себе история. Разлагается он только при температуре от 535 градусов, и что точно не стоит делать — так это вдыхать его, так как интоксикация оксидом марганца приводит к поражению мозга.

Никель — вообще-то, ваша поджелудочная железа содержит никель. Но это не отменяет того факта, что никель и его соединения токсичны. В основном его избыток вызывает кожные реакции — дерматиты, витилиго.

Ртуть — вы наверняка про нее знаете, она чрезвычайно токсична и для человека, и для животных. ЦНС, пищеварительная и иммунная системы, дыхательные пути, почки, кожа, глаза — это все поражается ртутью. Наиболее уязвим к ее воздействию внутриутробный плод. Всемирная Организация Здравоохранения признает ртуть одним из десяти химических элементов, представляющих опасность и проблему для здоровья человечества.

Кадмий — токсичен так же, как ртуть или мышьяк. Вдыхать или есть кадмий точно не стоит. Поражает дыхательные пути, ЦНС, желудочно-кишечный тракт, нарушает работу печени и почек. Даже сотых долей грамма соединений кадмия уже достаточно для острого отравления.

И это мы говорим только о том, как эти элементы влияют непосредственно на человека. Но стоит помнить и о токсичности для растений и животных. Например, высокая концентрация кадмия в водоемах вызывает отравление воды и массовую гибель рыбы. Литий химически активен и быстро вступает в реакции в почве и воде. Никель, накапливаясь в почве, вызывает болезни и гибель животных, дегенерацию растений. Природа «болеет» и к тому же становится отличным проводником всех вредных элементов к человеку. Рыба и моллюски с высоким содержанием ртути — уже не редкость, как и вода с повышенным содержанием тяжелых металлов.

А что тогда с ними делать?

Итак, вы уже наверняка достаточно убедились, что даже одна батарейка стоит вашего внимания. Что с ней делать? Не выбрасывать в мусорное ведро!

В каждом городе есть пункты приема батареек и других элементов питания, которые впоследствии отправляются на утилизацию. Например, на сайте компании «Мегаполисресурс», которая занимается в России переработкой батареек, есть удобная карта городов, на которой отмечены все пункты приема и адреса. Просто выберите свой город и посмотрите, куда можно отнести свои отжившие элементы питания — очень часто это обычные магазины, торговые центры.

Найти пункт приема можно также на сайте Duracell — крупнейшего мирового производителя батареек. Именно они стали инициатором экологического проекта по утилизации батареек, к которому подключились российские экологические предприятия, компании, школы.

Бегать сдавать по одной батарейке неудобно. Проще всего организовать хранение использованных батареек у себя дома в отдельном контейнере. Но помните, что в некоторых пунктах приема есть ограничения. Например, до 20 батареек с человека.

Их точно переработают?

До сих пор многие считают утилизацию бесполезным занятием. Мол, потом все отходы все равно попадают на свалку и точно также там валяются или, того хуже, сжигаются, отравляя атмосферу. На самом деле, это не так.

Да, с батарейками дело обстоит достаточно сложно. Даже в Европе есть всего несколько заводов, производящих переработку элементов питания. В России на данный момент основных точек пока только две — завод «Мегаполисресурс» в Челябинске и «Национальная экологическая компания» в Ярославле. Правда, по данным «Российской газеты», к 2024 году в России планируется организовать до семи экологических предприятий.

В начале 2020 года российский филиал Duracell отчитался, что в ходе своего экологического проекта только с мая по октябрь 2019 года на утилизацию в «Мегаполисресурс» были отправлены 30 тонн батареек.

Сейчас батарейки не утилизируются полностью, а возвращаются дальше в промышленный оборот. В среднем, из 100 кг старых батареек получается порядка 40 кг чистого сырья, включая цинк и железо. Батарейки дробятся, их содержимое промывается от электролита. Далее в несколько этапов выщелачивания извлекаются цветные металлы и из соли. Электролит используется для нейтрализации кислот, графитовые стержни в батарейках также отфильтровываются и используются в дальнейшем.

Источник

Литиевые батареи угрожают экологической катастрофой

Современный мир стремится к интеллектуальной технике, комфорту, экономии и, если говорить проще, — глобальному прогрессу.

Одним из главных направлений в развитии существующих технологий выступает сфера автомобилестроения, где наблюдается постепенный переход от двигателей внутреннего сгорания к электрическим. Но так ли это безопасно и прогрессивно, как нам представляют компании, занимающиеся подобной «реструктуризацией»?

Вследствие спроса на экологически чистые автомобили, не требующие использования горючих жидкостей для езды, увеличилось и производство АКБ для них. Как известно, энергоноситель такого авто — Li-Ion аккумулятор, не имеющий пока что аналогов по характеристикам энергоёмкости и циклам заряда-разряда. Но все качественные показатели литиевой батареи с лихвой перекрываются существенным минусом использования — проблемой утилизации отработавших свой срок энергоэлементов.

Их с каждым днём всё больше, а что с ними делать — никто не знает.

Литиевая батарея, в особенности электромобильная, содержит в себе чрезвычайно много вредных и опасных веществ, которые просто выбросить не получиться. Учитывая то, что рынок электрокаров уже относительно давно предлагает потребителю свою продукцию, можно сказать, что через несколько лет человечество столкнётся с огромными трудностями по утилизации исчерпавших ресурс аккумуляторов. Чтобы не случился мировой экологический коллапс, учёные Бирмингемского университета стараются привлечь внимание не только производителей электрокаров, но и правительства многих стран к вопросам переработки АКБ, на которых нужно сконцентрироваться как можно быстрей. Сотрудники университета провели исследование, результаты которого неутешительны.

Если брать в расчёт только 2017 год, когда стал наблюдаться резкий скачок интересов к электромобилям, то можно увидеть следующее: количество проданных автомобилей перевалило за миллион, а это значит, что к концу эксплуатации реализованные авто создадут более 250 тысяч тонн вредных отходов из АКБ. Положение осложняется ещё и отсутствием универсальных методов утилизации элементов питания из-за того, что нет единых стандартов производства и норм использования химически вредных и опасных веществ. А спрос на бесшумный и электрифицированный транспорт продолжает расти.

По словам исследователей, если от общего количества всего автотранспорта на планете электромобили составят 2 %, они смогут опоясать планету, так как их будет около 140 млн. Случится это ориентировочно к 2040 году. И сложно даже представить, сколько опасных химикатов, вредных металлов, других агрессивных веществ в них будет находиться. Учитывая то, что срок службы среднестатистического литиевого накопителя примерно 5-8 лет или 800-1000 циклов зарядки-разрядки, то задумываться о том, как поступать с использованными элементами, нужно уже сейчас, не откладывая даже на завтра.

Если человечество не сможет придумать действенных промышленных способов переработки батарей, то его ждёт катастрофа! Во-первых, при сохранении существующих темпов увеличения спроса на электрокары, только в одной Великобритании нужно будет построить восемь огромных фабрик для выпуска АКБ, во-вторых, нагрузка, которую будут испытывать полигоны для ТБО, станет непомерной.

Для того, чтобы успешно противостоять надвигающейся угрозе, производителям в срочном порядке необходимо пересмотреть как зарядный цикл, так и методы производства Li-Ion аккумуляторов. По мнению учёных, на первых этапах достаточно будет привести к единому исполнению всю аккумуляторную промышленность — усовершенствовать дизайн, обозначить нормы качества и стандарты безопасности, облегчить переработку вследствие упрощения конструкции, грамотного использования электродных материалов и других факторов. Такой подход позволит сделать утилизацию отслуживших элементов питания дешевле, удобней и гораздо безопасней для окружающей среды.

На реализацию планов по сохранению надлежащей экологической обстановки на самом деле осталось не так уж и много времени, поэтому не только к прогрессу нужно стремиться. Нельзя забывать о том, что все достижения человечества будут бесполезны в мире, где среда обитания не позволит полноценно существовать живым организмам из-за усиленного загрязнения.

Рано или поздно, но природа перестанет прощать нам грубые ошибки

Источник