Recyklace baterií a neviditelná stopa věčných chemikálií

Rychlý nástup elektromobility a ukládání energie je často vyprávěn jako příběh technologického optimismu. Méně emisí, menší závislost na fosilních palivech, čistší města. Spolu s tímto příslibem se ale objevují i otázky, které zatím zůstávaly spíše na okraji zájmu. Jednou z nich je chemická stopa, kterou po sobě zanechávají baterie ve chvíli, kdy doslouží. Nová vědecká studie publikovaná v časopise Analytical and Bioanalytical Chemistry ukazuje, že i technologie vnímané jako zelené mohou mít méně viditelnou stránku, jež si zaslouží pozornost.

Lithium-iontové baterie dnes tvoří neviditelnou páteř moderního života. Pohánějí elektromobily, mobilní telefony, notebooky i domácí úložiště energie. Jakmile jejich životnost skončí, míří do recyklačních zařízení, kde se rozebírají, zahřívají a chemicky zpracovávají, aby bylo možné znovu získat cenné kovy, jako je lithium, kobalt nebo nikl. Tento proces je klíčový pro cirkulární ekonomiku i surovinovou bezpečnost. Právě zde se ale otevírá otázka, co se při recyklaci děje s chemickými látkami, bez nichž by baterie nefungovala.

Studie se zaměřuje na skupinu látek označovaných zkratkou PFAS, což jsou per a polyfluorované alkylové látky, tedy syntetické chemické sloučeniny s mimořádně pevnými vazbami mezi uhlíkem a fluorem. Tyto vazby dávají látkám výjimečnou stabilitu a odolnost vůči teplu i chemickému rozkladu. Zároveň však znamenají, že se v přírodě téměř nerozpadají. Jakmile se jednou dostanou do životního prostředí, zůstávají v něm po velmi dlouhou dobu, a proto je nazýváme věčné chemikálie.

PFAS nejsou v bateriích náhodou. Některé z těchto látek nebo jim velmi blízké sloučeniny se používají v elektrolytech, tedy v kapalných nebo gelových částech baterie, které umožňují pohyb iontů mezi elektrodami a tím i ukládání a uvolňování energie. Jiné fluorované látky mohou vznikat postupně, ať už během dlouhodobého používání baterie, nebo při jejím zahřívání v rámci recyklačních procesů. Problém nastává ve chvíli, kdy se baterie rozebírá a zpracovává. V té době se tyto látky mohou uvolňovat do pevných zbytků, kapalin, ale i plynů.

Autoři studie nechtěli zůstat u obecného konstatování, že PFAS v recyklaci existují. Jejich cílem bylo najít způsob, jak tyto látky spolehlivě odhalit a změřit i v materiálech, které jsou pro chemickou analýzu mimořádně složité. Typickým příkladem je takzvaná černá hmota, jemný prášek vznikající při drcení vyřazených baterií. Obsahuje směs kovů, uhlíkatých částic a zbytků elektrolytu a z hlediska analýzy připomíná chemickou změť, ve které se stopová množství látek snadno ztratí. Vědci proto využili kombinaci kapalinové chromatografie a hmotnostní spektrometrie, označovanou jako LC–MS/MS, tedy metodu, která dokáže látky nejprve oddělit podle jejich vlastností a následně je identifikovat podle hmotnosti molekul. Díky tomu bylo možné zachytit i velmi nízké koncentrace PFAS, které by jinak zůstaly skryté.

Výsledky ukázaly, že v recyklačních materiálech se skutečně nacházejí fluorované látky přímo spojené s bateriovými elektrolyty, například fluorované sulfonylimidy, ale také jednodušší PFAS, zejména kyselina trifluoroctová, zkráceně TFA. Tato malá fluorovaná molekula je obzvlášť problematická tím, že se snadno šíří vodním prostředím a jen velmi obtížně se z něj odstraňuje. Zásadním zjištěním bylo i to, že tepelná úprava, která je běžnou součástí recyklace a má pomoci odstranit organické složky a zefektivnit získávání kovů, tyto látky zcela nezlikviduje. V některých případech je sice odstraní z pevného materiálu, zároveň ale může přispět k jejich přeměně a úniku do plynné fáze, odkud se mohou dále šířit.

Podstatné je zdůraznit, že studie není varováním před recyklací jako takovou. Recyklace baterií je nezbytná a bez ní by ekologické i ekonomické náklady spojené s těžbou surovin byly výrazně vyšší. Výzkum však upozorňuje, že s rychle rostoucím množstvím bateriového odpadu se objevují nové typy znečištění, které jsme dosud systematicky nesledovali. Pokud se věčné chemikálie uvolňují během recyklace do ovzduší, vody nebo zbytkových materiálů, mohou se postupně hromadit v životním prostředí a vytvářet dlouhodobou chemickou zátěž.

Hlavní přínos této práce spočívá v tom, že dává do rukou odborníkům nástroj, jak tyto procesy sledovat, popsat a kvantifikovat. Bez spolehlivé analytické metody by bylo nemožné rizika nejen řídit, ale dokonce je vůbec rozpoznat. Studie tak připomíná, že udržitelnost není jen otázkou emisí oxidu uhličitého nebo množství recyklovaných tun materiálu. Je to i schopnost dívat se pod povrch technologických řešení a včas rozpoznat vedlejší efekty, které by se jinak mohly stát další tichou a neviditelnou zátěží pro životní prostředí.