Robots halen oude accu’s uit elkaar

De doorbraak van elektrische auto’s leidt over een paar jaar tot een enorme berg aan accupakketten die uit elkaar moeten worden gehaald voor recycling. Mensenhanden doen dat veel te langzaam, dus de hoop is gevestigd op robots. In de Verenigde Staten demonstreren ingenieurs nu voor het eerst hoe een volautomatische demontagelijn eruit kan zien.

Kijk eens om je heen en het is duidelijk dat elektrische auto’s steeds populairder worden. Zag je een paar jaar terug zo af en toe iemand met een hippe Tesla rijden, nu hebben de meeste automerken wel een elektrisch model.

Behalve dat dit goed nieuws is voor het milieu en voor de lucht die we inademen, levert dit over een aantal jaren ook een forse uitdaging op. Als die elektrische auto versleten is, of het einde van zijn levensduur heeft bereikt, dan is de vraag: wat gaan we doen met al die accupakketten?
 

Johan Cruijff ArenA

Een mogelijkheid is om accupakketten te verzamelen en ze in te zetten voor de opslag van duurzaam opgewekte stroom. De accu’s hebben vaak nog een opslagcapaciteit van zo’n tachtig procent (vergeleken met toen de accu nieuw was) op het moment dat de auto versleten is. Zulke batterijpakketten zijn dus nog prima te gebruiken. Je kunt er bijvoorbeeld de zonne-energie in opslaan die de panelen op het dak van de Johan Cruijff ArenA opwekken.

Of neem Nissan, dat in de fabriek waar het bedrijf nieuwe Leafs (een populaire elektrische auto) bouwt, karretjes heeft rondrijden die in een autofabriek spullen en gereedschappen aanvoeren. Deze wagentjes hebben tweedehands accupakketten uit afgedankte elektrische auto’s aan boord. Zie de foto hieronder.
 

Demontagelijn

Maar een flink deel van de oude accu’s zal toch uit elkaar moeten worden gehaald. Daarvoor hebben ingenieurs van het Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in Oak Ridge, Tennessee, Verenigde Staten, nu een demontagelijn gebouwd die dient om de mogelijkheden te laten zien. Hier halen machines en robots stap voor stap de accu’s uit elkaar.

Het systeem is ontworpen op basis van een grondige analyse vooraf, waarbij onderzoekers eerst handmatig de accu’s uit elkaar schroefden en stap voor stap noteerden welke gereedschappen en welke aansturing de demontage-machine op welk moment nodig had.
 

Veiligheid en gezondheid

Vandaag de dag wordt maar een klein deel van de oude accupakketten gerecyled, zegt het instituut. En áls dat gebeurt, dan gebeurt het met de hand. Dat is echter verre van ideaal, om twee redenen. Ten eerste de veiligheid en de gezondheid van de medewerkers die de schroevendraaier in de accu zetten. In zo’n accu kunnen nog elektrische spanningen zitten die, aldus Oak Ridge, bij de nieuwere elektrische auto’s kunnen oplopen tot 900 volt. Ook kunnen bij het ontmantelen van een batterij giftige dampen vrijkomen

 

Niet snel genoeg

Ten tweede zijn mensenhanden simpelweg niet snel genoeg om de verwachte stroom aan accu’s aan te kunnen. Ook dit hangt weer samen met de elektrische spanning die nog op een accu kan staan. Om veilig aan de slag te kunnen, moet de medewerker eerst de stroom laten wegvloeien. Deze procedure kost tijd. De betrokken onderzoekers van Oak Ridge schatten in dat hun demontagelijn al met al een keer of acht zo snel is als een menselijke recyclemedewerker.

‘Zodra de robot in ons systeem het accupakket optilt en op de productielijn plaatst, was dat meteen ook de laatste keer dat een mens het pakket heeft aangeraakt. Totdat de accu is verwerkt tot herbruikbare onderdelen en in mootjes gehakte afvalmaterialen’, zegt Tim McIntyre, hoofdonderzoeker van de divisie Electrification and Energy Infrastructures van ORNL in het persbericht.
 

 

Andere typen accupakketten

De demontagelijn kan eenvoudig worden ingesteld voor andere typen accupakketten. Ook is het systeem zo in te stellen dat het ofwel een accupakket uit elkaar haalt en de afzonderlijke batterijmodulen intact laat, voor hergebruik, ofwel schroeft het de boel verder uit elkaar tot op het niveau dat de batterijcellen uit elkaar worden gehaald om materialen terug te winnen. Met dit laatste hebben ze ervaring bij het Oak Ridge National Laboratory, want daar ontwikkelden ze eerder een systeem dat harde schijven uit elkaar kan halen, om daaruit zeldzame aardmetalen terug te winnen voor hergebruik in elektromotoren.
 

Flexibel

De volgende stap is om deze demontagelijn op grotere schaal te bouwen, want daar is dus zeker vraag naar. Hoe meer accupakketten kunnen worden verwerkt, hoe aantrekkelijker het financiële plaatje natuurlijk wordt. Cruciaal daarbij zal zijn dat het beoogde grote, industriële systeem ook flexibel is. Het moet bij wijze van spreken à la minute kunnen switchen van het ontmantelen van accupakketten naar het uit elkaar halen van de elektrische aandrijflijn van auto’s om er de zeldzame aardmetalen uit te halen en het koper en het staal dat nog prima bruikbaar is.

‘Als de markt voor elektrische voertuigen de komende decennia inderdaad zo snel gaat groeien als nu wordt verwacht, dan moeten we het probleem oplossen van de afvalstroom. Die versleten voertuigen en accu’s moeten een centrale rol gaan spelen in de toeleveringsketen voor de materialen voor productie’, zegt ORNL-onderzoeker Jonathan Harter in het persbericht.

Openingsfoto: voorbeeld van een lithium-ionaccupakket in een elektrische auto. Foto Depositphotos.com