Elektrificatie is een van de meest invloedrijke trends van onze tijd en verandert de manier waarop we mensen en goederen vervoeren. E-auto’s, e-bussen en e-fietsen zijn inmiddels een vertrouwd beeld. De volgende stap: de wereldwijde luchtvaartindustrie elektrificeren.
Dat is een hele opgave, vooral voor recyclers, benadrukt de Nederlandse vliegtuigrecyclingexpert Derk-Jan van Heerden. Hij leidde meer dan 20 jaar het bedrijf AELS voordat hij de Aethos Foundation oprichtte, die zich richt op doorbraken en knelpunten op het gebied van vliegtuigrecycling. ‘Hergebruik van onderdelen en recycling van metaalschroot is al zeer succesvol’, zegt Van Heerden. ‘Ik wil ervoor zorgen dat wat overblijft, zoals batterijen, ook weer in de kringloop terechtkomt. Batterijen zijn al essentieel voor vliegtuigen.’
Potentieel van miljarden
Hij schreef samen met start-up Back to Battery een rapport over dit onderwerp. Een van hun bevindingen is dat er geen “one size fits all”-oplossing bestaat voor afgedankte batterijen, zeker niet in de luchtvaart. Dat komt deels doordat vliegtuigen verschillende soorten en maten batterijen gebruiken, afhankelijk van het type vliegtuig. Ze bevatten het volgende:
- Hoofd- en hulpaggregaten (Aux/APU) om de motoren te starten en back-upstroom te leveren voor kritieke apparatuur en vluchtbesturingsinstrumenten.
- Noodapparatuur zoals locatorbakens, vluchtgegevensrecorders en cockpitvoicerecorders, beter bekend als de zwarte dozen.
- Mobiele apparaten voor de bemanning, zoals zaklampen en communicatieapparatuur.
‘Op dit moment wordt e-vliegen vooral toegepast op drones en bevindt het zich in de ontwikkelingsfase voor kleine tweezitters of voor korte vluchten of lessen’, merkt Van Heerden op. Batterijen houden ze tot drie uur in de lucht. Een proefproject van NASA heeft tot vier personen 40 minuten lang vervoerd. Andere proeven van Heart Aerospace en Eviation Alice hebben 10 passagiers en bemanning 300 km vervoerd.’
Volgens de laatste beschikbare gegevens van SkyQuest bedraagt de marktwaarde van de wereldwijde sector voor recycling van vliegtuigbatterijen in 2024 1,3 miljard euro. Dit cijfer zal in 2032 waarschijnlijk 4 miljard euro bedragen. Ondertussen was de sector voor elektrische vliegtuigen 14,6 miljard euro waard en zal deze volgens analisten van Market Research Future in 2032 naar schatting bijna 35 miljard euro bedragen.
Hergebruik en hercertificering
‘Afgedankte vliegtuigen bevatten veel herbruikbare onderdelen. Aangezien elke vlucht bijvoorbeeld een volledig functionele Aux/APU-batterij vereist, zijn deze altijd in goede staat.’ Van Heerden legt uit dat ze doorgaans worden verkocht voor hergebruik nadat ze eerst een strenge testprocedure hebben doorlopen om elke cel te controleren. Goede cellen worden hergebruikt, terwijl slechte cellen worden vervangen door een gereviseerde batterijmodule of -pakket.
Tijdens hun levensduur worden vliegtuigbatterijen ook regelmatig getest, bekend als Part 145-certificering, tijdens onderhoud. ‘De kans is vrijwel nihil dat deze luchtvaartbatterijen niet opnieuw kunnen worden gecertificeerd, wat wordt geregeld door een gespecialiseerde certificeringsspecialist’, legt de recycler uit. ‘Af en toe slagen batterijen niet voor de test en worden ze naar een expert op dit gebied gestuurd om te worden vernietigd of gerecycled.’
OEM Saft, gevestigd in Frankrijk, adviseert om de batterij te vervangen als vijf of meer cellen in onvoldoende staat verkeren. ‘Het vervangen van alle cellen is economisch niet haalbaar en daarom wordt de batterij als onherstelbaar beschouwd’, legt het bedrijf uit, dat een marktaandeel van 80% heeft in het nikkel-cadmium-segment.
Marktanalisten voorspellen dat de markt voor hergebruik van vliegtuigbatterijen in de periode 2023-2033 een samengestelde jaarlijkse groei van 15% zal kennen. Dit weerspiegelt de toenemende aantrekkingskracht van de miljarden euro’s omvattende sector voor hergebruik van onderdelen.
Recyclingobstakels overwinnen
Verschillende factoren beperken de recycling van vliegtuigbatterijen, waaronder:
- Metallisch lithium reageert heftig met water en vormt waterstofgas.
- Thionylchloride (SOCl₂) is zeer reactief en corrosief en vormt ook een aanzienlijk gevaar.
- Li-SOCl₂-batterijen worden doorgaans gebruikt in nichetoepassingen en in kleine hoeveelheden geproduceerd, waardoor er beperkte mogelijkheden zijn voor een levensvatbaar bedrijfsmodel.
- Gerecyclede producten hebben een beperkte economische waarde, dus een levensvatbaar bedrijfsmodel is afhankelijk van subsidies of toegangsprijzen.
‘Wat ik verrassend vond, is dat onze studie bevestigde dat batterijen in cockpit voice recorders en flight data recorders nog niet recyclebaar zijn’, zegt Van Heerden. ‘Het zijn verouderde producten die oude technologie bevatten. Het is niet commercieel om ze te verwerken.’
De recycler stelt dat de beste oplossing voor vliegtuigbatterijen ter discussie staat, aangezien “batterij” in deze context een “te simplistische voorstelling” is. ‘Voor Pb-acid batteries en NiCd (loodzuuaccu’s en nikkel-cadmium-accu’s) is een pyrometallurgisch proces de enige optie, terwijl voor NiMH en Li-ion (Nikkel-metaalhydrideaccu’s en Lithium-ion-accu’s) zowel pyrometallurgische als hydrometallurgische routes mogelijk zijn.’ De laatste vereist een uitgebreide voorbehandeling, waaronder ontladen, demonteren, verwijderen van elektrolyt, versnipperen en fysieke scheiding.
Welke route?
Het rapport van Aethos wijst erop dat de eerste generatie sulfaat-hydroprocessen één probleem oplossen, maar een nieuw probleem creëren. In dit geval gaat het om de productie van natriumsulfaat (Na₂SO4), wat neerkomt op ongeveer 1 kg afval per kg batterij. ‘Met de snelle groei van de batterijmarkt ter ondersteuning van de energietransitie is dit een enorme afvalstroom geworden’, betreurt Van Heerden.Het is ook duur om te verwerken, omdat het een energie-intensieve kristallisatiestap vereist.
Voor lithium-metal batterijen, zoals lithiumthionylchloride, is er nog geen duurzame recyclingoptie beschikbaar. Afgedankte batterijen stapelen zich op in dure containers die zijn ontworpen om de risico’s van de opslag van deze batterijen, met name brand, te beperken. ‘Het is duidelijk dat recyclingtechnologie moet evolueren en zich aanpassen aan de tijd’, concludeert Van Heerden.
Bron: Recyclinginternational.com, Vertaald en ingekort voor Recycling Magazine Benelux