Miesięcznik Federacji Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych NOT

Chcemy stać się globalnym liderem urban mining

Z Maciejem Dudzicem, członkiem zarządu Elemental Strategic Metals (ESM) rozmawia Lidia Sosnowska.

Na urban mining, a w szczególności na sferze odzysku surowców krytycznych, silne piętno odciska geopolityka. Kim są główni rozgrywający w tej branży?

Jest to triada Chiny – Unia Europejska – USA. Napaść Rosji na Ukrainę, czy transformacja gospodarki światowej w oparciu o niskoemisyjne technologie sprawiają, że surowce krytyczne nabierają szczególnej wagi.

Które z nich mają kluczowe znaczenie?

Firma Arup, która specjalizuje się w zrównoważonym doradztwie i inżynierii, przygotowała raport „Cricital Raw Materials Guide”. Wyodrębniła w nim 6 strategicznych surowców krytycznych, które mają kluczowe znaczenie dla transformacji energetycznej. To kobalt, miedź, grafit, lit, nikiel i metale ziem rzadkich. Jak wynika z tego raportu, Unia Europejska jest obecnie – w zakresie eksploatacji wspomnianych 6 surowców strategicznych – całkowicie zależna od Państwa Środka. Chiny są absolutnym liderem wydobycia grafitu (74 proc.) i metali ziem rzadkich (68 proc.) oraz prawdziwym potentatem, jeśli chodzi o przetwarzanie tych surowców. Spośród 6 wymienionych surowców Chińczycy nie są liderem tylko w przetwarzaniu niklu – tutaj przoduje Indonezja (47 proc.). Odpowiadają za 100% przetwarzania grafitu, używanego jako materiał w anodach baterii. To co UE i USA mogą zrobić w obecnej sytuacji rynkowej to wspierać rozwój firm z tej branży w swoich obszarach geograficznych. Częściową odpowiedzią na obecną dominację Chin jest także zwiększanie udziału surowców krytycznych z recyklingu i Grupa Elemental świetnie się wpisuje w ten trend. Recykling, oczywiście, nie rozwiąże sam 100%. problemu dominacji Chin, ale może istotnie zmniejszyć presję na USA i Unię Europejską. 

Zwłaszcza, że „złoża antropogeniczne”  wciąż rosną…

Jak wylicza The Global E-waste Monitor mamy obecnie do wykorzystania na naszej planecie 50 mln ton odpadów elektrycznych i elektronicznych. A do 2030 r. liczba ta ma wzrosnąć do 74 mln ton. Szybko rośnie też popyt na te surowce, a z drugiej strony zmniejszają się zasoby pozyskiwane w tradycyjny sposób.

Odzyskanie cennych surowców ze zużytych urządzeń wymaga jednak stosowania zaawansowanych technologii. Jakie wykorzystuje Elemental Strategic Metals?

Przybliżmy tę tematykę na przykładzie recyklingu baterii Li-Ion, czyli akumulatorów litowo-jonowych, który jest naszą domeną i staje się coraz ważniejszą częścią łańcucha dostaw materiałów do produkcji baterii EV (do pojazdów elektrycznych). Najtrudniejszy etap technologii jest – z naszego punktu widzenia – technologicznie najmniej skomplikowany. To rozładowanie i demontaż baterii. To są chemiczne źródła energii, których chwilowa moc zwykle nie jest duża, natomiast potencjalna energia w tym chemicznym źródle może bardzo wysoka. W związku z tym musimy przed recyklingiem doprowadzić do rozładowania tych źródeł. Są różne metody, np. regeneracyjnego rozładowania, kiedy odbieramy prąd z tych baterii do magazynów energii i zużywamy go później w procesie produkcyjnym. Metoda rezystancyjna jest stosowana, kiedy chodzi o bardzo dużą liczbę baterii albo ich nowy typ o nieznanym BMS (Battery Management System). Wtedy zamieniamy energię na cieplną. Najmniejszych baterii nie opłaca się rozładowywać pojedynczo, dlatego stosujemy rozładowanie chemiczne. Baterie są zanurzane w zbiornikach z elektrolitem, który poprawia przewodnictwo. Wtedy następuje zamknięcie obwodów i po kilku godzinach są już rozładowane.

Następnym etapem recyklingu jest demontaż. Duże baterie muszą być rozłożone przynajmniej do poziomu modułów, a następnie mechanicznie rozdrobnione w mechanicznych młynach, w całkowicie szczelnej atmosferze, oddzielonej od hali produkcyjnej i środowiska. Ma ona sztucznie obniżoną zawartość tlenu po to, aby wyeliminować ryzyko pożaru – mimo że baterie są już rozładowane. To dodatkowe zabezpieczenie. Później zmielone baterie są suszone i wtedy odparowuje się elektrolit. Jest kondensowany i zbierany do osobnych zbiorników, a potem utylizowany, czyli spalany. Reszta jest przekazywana jako materiał bezpieczny do separacji i dzieli się go na frakcje.  Efektem tego procesu są czyste materiały: aluminium, miedź, stal, plastik i koncentrat masy metali bateryjnych nazywany „czarną masą”. To aktywna masa katodowa, która w katodzie baterii jest nośnikiem kobaltu, niklu i manganu. W tym samym czasie jest odzyskiwany lit. Tak się kończy część mechaniczna, a czarna masa jest przekazywana do chemicznej obróbki hydrometalurgicznej, w której odzyskuje się sole metali: niklu, kobaltu, manganu i litu, które są używane do produkcji prekursora, a później katody nowej baterii. 

W czerwcu minął rok od uruchomienia w Zawierciu Elemental Strategic Metals. Jaki wpływ na funkcjonowanie Grupy Elemental miało to wydarzenie?

Przypomnę, że spółki naszej grupy są obecne w 35 krajach, na 4 kontynentach. Znaczenie zakładu w Zawierciu doskonale pokazują liczby. Na świecie odzyskuje się rocznie 600 ton metali szlachetnych, tzw. platynowców, bezcennych we wszelakich najnowocześniejszych technologiach – głównie palladu, platyny i rutenu. Z tego aż 10% będzie odzyskiwanych w ESM. Unia Europejska wymienia 34 pierwiastki/surowce krytyczne, niezbędne do funkcjonowania nowoczesnych gospodarek. Odzysk aż 8 takich pierwiastków na dużą skalę przemysłową – palladu, platyny, rutenu, kobaltu, litu, manganu, miedzi i niklu – oferuje ESM.

Skąd pochodzą surowce, z których pozyskuje się te pierwiastki?

Sprowadzamy je z blisko 100 lokalizacji na całym globie. Na dziś Elemental Strategic Metals w Zawierciu skupia się na przetwarzaniu materiału pochodzącego z recyklingu katalizatorów. Dzięki inwestycji (na razie na poziomie ponad 600 mln zł) Grupa Elemental zintegrowała pionowo tę linię biznesową – obecnie ma pod kontrolą cały łańcuch wartości od zbiórki, poprzez przetwarzanie wstępne, przetapianie (huta) i rafinację. Na końcu tego procesu otrzymuje metale w czystości bliskiej 100 proc. ESM dysponuje najnowocześniejszym w Europie magazynem energii i rozległą farmą fotowoltaiki. Firma ma szanse stać się globalnym liderem urban mining, czyli być  jedną z najefektywniejszych na świecie hut miejskich.

Czy na horyzoncie są dalsze inwestycje?

Naszym kluczowym projektem jest na pewno POLVOLT. Został on uznany pod koniec marca br. przez  Komisję Europejską za strategiczny i znalazł się wśród 47 innych projektów na liście krytycznych działań w ramach Critical Raw Materials Act (CRMA).

Na czym polega POLVOLT?

To inwestycja w ramach której do 2030 r.  ma powstać pełnoskalowy hub metalurgiczny produkujący metale o krytycznym znaczeniu dla gospodarki europejskiej. To  największa w kraju inwestycja typu greenfield autorstwa polskiej firmy prywatnej. Projekt POLVOLT obejmuje obszar związany z budową huty i rafinerii tzw. battery metals, czyli ekstrakcji litu, niklu i kobaltu oraz obszar związany z produkcją miedzi pochodzącej z elektroodpadów.

Z jakimi problemami muszą się mierzyć europejskie firmy recyklingowe?

Jednym z najpoważniejszych obecnie wyzwań jest to, że Europa nie dysponuje tanią technologią przerobu akumulatorów litowo-jonowych. Ich recykling, podobnie jak produkcję, może zdominować na globalnym rynku Azja.

Dlatego w naszej części globu potrzebna jest budowa przemysłu recyklingu akumulatorów litowo-jonowych. Dziś wygląda to tak, że przykładowo w Polsce przetwarza się rocznie 100 tys. ton akumulatorów, podczas gdy w Chinach milion ton. 80% surowca z węgierskiej fabryki CATL jedzie do Azji, niewiele lepiej jest w przypadku znajdującej się w Polsce fabryki LG Energy Solutions we Wrocławiu. Na dodatek mała sprzedaż elektrycznych modeli aut sprawiła, że fabryka produkuje mniej baterii, LG we Wrocławiu pracuje na 30–50% mocy produkcyjnych. Jest także mniej odpadów produkcyjnych oraz mniej baterii z rynku wtórnego. Wszystko to utrudnia europejskim firmom utrzymanie zakładów recyklingu baterii litowo-jonowych i rozbudowę tego potencjału. Co tydzień surowce wtórne wysyłane są do Azji, bo tamtejsi odbiorcy płacą lepiej od nas. LG ma miesięcznie tysiąc ton odpadu produkcyjnego, tymczasem nasze zakłady nie mają surowca.

Czy można temu zaradzić?

Legislacja powinna zmusić producentów do recyklingu w Polsce. Dziś producenci akumulatorów liczą każdy grosz. Najbliższe 5 lat będzie kluczowe dla branży. Spodziewam się konsolidacji. Silniejsze firmy przejmą mniejsze podmioty produkcji i recyklingu akumulatorów.

Jak widzi Pan przyszłość Grupy Elemental?

Kierunek rozwoju wyznacza nam na najbliższe lata realizacja projektu POLVOLT.  Jako Grupa jesteśmy dobrze zdywersyfikowani geograficznie, ponieważ mamy rozbudowaną sieć zbiórki odpadów w Ameryce Północnej, Europie i w Azji. Kolejnym krokiem, uwzględnionym w naszej strategii, jest integracja pionowa, tak aby dalej przetwarzać zbierane materiały w ramach Grupy. Następnym logicznym posunięciem mogłaby być inwestycja w hutę platynowców w USA, gdzie mamy bardzo duże ilości własnego materiału. Ten kierunek może być niezbędny w przypadku dalszego ograniczania swobodnego przepływu materiałów na linii USA-UE-Chiny. 

Dziękuję za rozmowę

Maciej Dudzic