Embed Size (px)
Citation preview
DIPLOMSKO DELO
Izrabljeni akumulatorji in ekologija
April, 2013 Rok Kočevar
DIPLOMSKO DELO VISOKOŠOLSKEGA STROKOVNEGA ŠTUDIJA
Varstvoslovje
Izrabljeni akumulatorji in ekologija
Februar, 2013 Rok Kočevar
Mentor: pred. Igor Zupančič
ZAHVALA
Rad bi se zahvalil mentorju profesorju Igorju Zupančiču za pomoč in vodenje
pri opravljanju diplomskega dela. Prav tako se zahvaljujem Veroniki in
Matjažu za vse kar sta mi dala.
Posebna zahvala velja staršem, ker sta mi omogočila študij.
3
Kazalo vsebine
1 UVOD .......................................................................................... 10
2 METODOLOŠKO-HIPOTETIČNI DEL RAZISKOVALNEGA DELA ......................... 11
2.1 NAMEN IN CILJ DIPLOMSKE NALOGE .............................................................11
2.2 OPREDELITEV OSNOVNIH PREDPOSTAVK .........................................................11
2.3 UPORABLJENE METODE RAZISKOVANJA ..........................................................11
3 PROBLEMATIKA IZDELAVE IN RECIKLAŽE BATERIJSKIH AKUMULATORJEV ........ 12
3.1 SHRANJEVANJE ELEKTROKEMIČNE ENERGIJE .....................................................12
3.2 BATERIJE IN NJIHOVE KOMPONENTE.............................................................13
3.3 EVROPSKI TRG SEKUNDARNIH BATERIJ...........................................................14
4 VPLIV BATERIJSKIH AKUMULATORJEV NA OKOLJE IN ČLOVEŠKO ZDRAVJE ...... 16
4.1 FAZE V ŽIVLJENJSKEM CIKLU BA, KI BISTVENO PRISPEVAJO K VPLIVOM NA OKOLJE TER NA ČLOVEŠKO
ZDRAVJE ............................................................................................16
4.2 PRODUKCIJA BATERIJSKIH MATERIALOV .........................................................17
4.3 PROIZVODNJA BA ..............................................................................21
4.4 UPORABA IN VZDRŽEVANJE BATERIJSKIH SISTEMOV ..............................................26
4.5 ODSTRANITEV IZRABLJENIH BATERIJ.............................................................27
4.6 OCENA VPLIVA NA OKOLJE IN ČLOVEŠKO ZDRAVJE ...............................................31
4.7 ANALIZA ŽIVLJENJSKEGA CIKLA BA..............................................................32
4.8 UGOTOVLJENI UKREPI ..........................................................................36
5 TEŽKE KOVINE ............................................................................... 36
5.1 PRISOTNOST TEŽKIH KOVIN V ZEMLJI IN VODI ....................................................37
5.2 VPLIV TEŽKIH KOVIN NA BIOLOŠKE ORGANIZME ..................................................38
5.3 CELIČNA TOKSIČNOST TEŽKIH KOVIN ............................................................40
6 FITOREMEDIACIJA ZEMLJE................................................................. 40
7 MIKOREMEDIACIJA .......................................................................... 45
7.1 HIPERAKUMULACIJA TEŽKIH KOVIN Z MICELIJEM IN GOBAMI ......................................46
8 VOZILA NA ELEKTRIČNI POGON IN BATERIJSKI AKUMULATORJI .................... 48
8.1 ZGODOVINA VOZIL NA ELEKTRIČNI POGON.......................................................48
8.1.1 Specifikacije zgodnjih električnih vozil ......................................51
4
8.1.2 Faktorji zaradi katerih so bila električna vozila popularna ...............51
8.2 FAKTORJI KI SO PRIVEDLI DO IZGINOTJA ELEKTRIČNIH VOZIL .....................................51
8.3 PRIMERJAVA VPLIVOV VOZIL Z NOTRANJIM IZGOREVANJEM TER ELEKTRIČNIH VOZIL NA OKOLJE ...52
8.3.1 Učinki onesnaževanja vozila ...................................................53
8.4 RECIKLAŽA BATERIJ ELEKTRIČNIH VOZIL .........................................................56
8.5 KVANTITATIVNA ANALIZA ONESNAŽEVANJA VOZIL................................................57
9 PRAVNI TEMELJI NA PODROČJU RECIKLAŽE IZRABLJENIH AKUMULATORJEV .... 60
9.1 PROIZVODNJA IN DISTRIBUCIJA BA..............................................................60
9.2 RAVNANJE Z ODPADNIMI INDUSTRIJSKIMI IN AVTOMOBILSKIMI BA.................................61
9.3 ZBIRANJE ODPADNIH PRENOSNIH BA ............................................................61
9.4 ORGANIZACIJA ZBIRANJA BA V SLOVENIJI .......................................................63
9.5 UČINKOVITOST PREDELAVE......................................................................63
10 EKOLOŠKA KRIMINALITETA............................................................... 65
10.1 KRIMINALISTIČNA PREISKAVA KRAJA EKOLOŠKIH KAZNIVIH DEJANJ ..............................68
10.2 SITUACIJSKO PREPREČEVANJE EKOLOŠKE KRIMINALITETE .......................................69
10.2.1 Praktična uporaba tehnik situacijskega preprečevanja kriminalitete ..71
10.3 ORGANIZIRANA EKOLOŠKA KRIMINALITETA .....................................................72
11 ZAKLJUČEK ................................................................................. 74
12 VERIFIKACIJA PREDPOSTAVK ............................................................ 74
13 UPORABLJENI VIRI......................................................................... 76
Kazalo slik
Slika 1: baterija .................................................................................12
Slika 2: sekundarne baterije imajo daljši življenjski cikel kot primarne ...............14
Slika 3: okolje po izkopu kovin ................................................................19
Slika 4: večina električne energije se še vedno pridobiva iz fosilnih goriv .............27
Slika 5: reciklaža je pravilna odločitev ......................................................28
Slika 6: minimalni vpliv okolja na baterijo ..................................................29
Slika 7: svinec....................................................................................36
5
Slika 8: onesnažena voda ......................................................................38
Slika 9: vpliv težkih kovin na telo.............................................................39
Slika 10: akumulacija težkih kovin z uporabo rastlin ......................................41
Slika 11: največ težkih kovin ostane v koreninah ..........................................43
Slika 12: okrepljena fitoekstrakcija ..........................................................44
Slika 13: kompleks svinca z EDTA .............................................................44
Slika 14: koncept kombinirane okrepljene fitoekstrakcije................................45
Slika 15: mikoremediacija .....................................................................46
Slika 16: mikorizalne glive .....................................................................47
Slika 17: saprofitske glive......................................................................48
Slika 18: kočija brez konja.....................................................................49
Slika 19: La Jamais Contente ( nikoli zadovoljen ) .........................................50
Slika 20: Tesla Roadster........................................................................52
Slika 21: prometni zastoj ......................................................................54
Slika 22: primerjava motorja z notranjim izgorevanjem z električnim motorjem.....54
Slika 23: primerjava porabe energije vozila z motorjem na notranje izgorevanje z
električnim vozilom- prenos energije iz tanka/baterije na kolesa ......................55
Slika 24: emisije in poraba energije za različne tipe vozil................................55
Slika 25: GM Chevy Volt baterijski akumulator .............................................56
Slika 26: viri energije za energijske potrebe sveta.........................................58
Slika 27: 5 obnovljivih virov energije ........................................................58
Slika 28: ekološka kriminaliteta...............................................................65
Slika 29: ekološki umor.........................................................................67
Slika 30: stara metoda situacijskega preprečevanja kriminalitete ......................70
6
Kazalo tabel
Tabela 1: Svetovna produkcija prenosnih sekundarnih baterij ( milijoni celic )……….15
Tabela 2: Različne kemijske kompozicije baterijskih družin .............................18
Tabela 3: Potrošena energija v proizvodnji primarnih kovin .............................21
Tabela 4: Kadmijeve izgube pri proizvodnji Ni-Cd baterij ................................22
Tabela 5: Emisija kovin in proizvodnja Ni-Cd baterij za električna vozila ( grami
kovinskih emisij/ kWh ) ........................................................................25
Tabela 6: Zmogljivostne karakteristike Ni-Cd baterije AA velikosti .....................26
Tabela 7: Kadmijeve emisije proizvodnje in reciklaže Ni-Cd baterij....................31
Tabela 8: Vrednosti vpliva na okolje za baterijske kovine po različnih metodah......32
Tabela 9: Proizvedene odpadne težke kovine za Ni-Cd baterije AA velikosti ( grami
odpadkov/kWh ) .................................................................................33
Tabela 10: Vrednosti okoljskega vpliva na kWh življenjske energije za Ni-Cd baterije
AA velikosti za dva reciklažna nivoja.........................................................34
Kazalo grafov
Graf 1: Evolucija trga sekundarnih baterij v Evropi........................................15
Graf 2: Viri človeške izpostavljenosti kadmiju..............................................20
Graf 3: Faktorji vodnih emisij za reko Rhine, 1970-1990 ( grami Cd / Kg procesiranega
Cd )................................................................................................23
Graf 4: Koncentracija kadmija v vodi japonskih rek in proizvodnja Ni-Cd baterij ....24
Graf 5: Koncentracija kadmija v japonskem zraku in proizvodnja Ni-Cd baterij ......24
Graf 6: Nivoji dnevnega vnosa kadmija za splošno populacijo ...........................30
Graf 7: Učinki reciklaže, zmogljivosti in kompozicije na vrednosti okoljskega vpliva
za Ni-Cd baterije AA velikosti .................................................................35
Graf 8: zbiranje odpadnih prenosnih baterij in akumulatorjev v različnih državah EU
.....................................................................................................62
7
Povzetek
V diplomski nalogi sem predstavil baterije in akumulatorje ( v nadaljevanju BA ),
njihov vpliv na okolje in človeka, načine odstranjevanja posledic nepravilno
odstranjenih baterij in akumulatorjev, njihovo uporabo v transportu, zakonodajo na
področju izrabljenih akumulatorjev ter ekološko kriminaliteto.
Da sem lahko v celoti ugotovil problematiko izrabljenih baterijskih akumulatorjev
sem najprej ugotavljal katera faza v proizvodnji BA oz. uporabi le-teh ima največji
vpliv na okolje ter kakšen je vpliv izbrane metode odstranitve. Ugotovil sem, da ima
največji vpliv na okolje prav način odstranitve izrabljenih akumulatorjev.
Ker v primeru nepravilne odstranitve izrabljenih akumulatorjev pride do uhajanja
težkih kovin v okolje, sem tu ugotavljal kakšen vpliv bo to imelo na okolje ter na
zdravje človeka, ki je sam neločljiv del narave. Ugotovil sem, da so težke kovine iz
BA zelo slabo mobilne v zemlji ter, da se največja količina le-teh zadrži v podzemnih
delih rastlin, kar otežuje prenos v človeka. Za odstranitev težkih kovin iz okolja je
razvitih mnogo metod, v diplomski nalogi pa sem predstavil okolju prijazni
fitoremediacijo in mikoremediacijo.
Veliko pozornosti sem namenil vozilom na električni pogon, saj predstavljajo
najverjetnejšo alternativo uporabi vozilom, ki jih poganjajo fosilna goriva. Ker vozila
na električni pogon za svoje delovanje potrebujejo zelo velike BA sem skušal
ugotoviti kakšen bo njihov vpliv na okolje. Ugotovil sem, da imajo ta vozila v
primerjavi z vozili na notranje izgorevanje, manjši vpliv na okolje in človeka, kar še
posebno velja za mesta kjer živi večina človeštva.
Kljub temu, da je zakonodaja na področju izrabljenih akumulatorjev šele nedavno
dobila pravno podlago, se v praksi izvajajo sheme zbiranja izrabljenih BA že mnogo
dlje, kar kaže ne samo na ekološko osveščenost ljudi ampak tudi na dobičkonosnost
reciklaže. Glavna problema v Sloveniji sta tako kot vedno nezainteresiranost države
ter premajhen trg.
Zakonodaja narekuje zbiranje, reciklažo ali odstranitev izrabljenih BA. Zaradi
premajhne angažiranosti države pa nastanejo ugodni pogoji za nastanek in razvoj
ekološke kriminalitete. Na združenja le-te pa se v želji po večjih dobičkih obrnejo
legalno ustanovljena podjetja, ki zaradi odsotnosti reciklažnih obratov ter zelo drage
8
odstranitve izrabljenih BA, plačajo kriminalnim združbam za njihov odvzem, prevoz
in odstranitev.
Ključne besede: izrabljeni baterijski akumulatorji, reciklaža, težke kovine,
fitoremediacija, mikoremediacija, električna vozila, obnovljivi viri energije, fosilna
goriva, ekologija, okolje, zakonodaja, ekološka kriminaliteta
Summary - Used battery accumulators and ecology
In my diploma i presented batteries and accumulators ( from here on BA ), their
influence on the environment and human health, remediation methods of improper
disposal, their use in transport, legislation and finally ecological criminology.
To fully determine the scale of used BA isues, i first had to find out which phase in
the production or use of BA has the greatest effect on the environment. It was
conclusive that the method by which the BA are disposed has the highest effect on
the enviroment.
In the case if the batteries are not disposed properly they represent a threat to the
environment and consequently to human health. I found out that heavy metals from
the BA have a poor migration ability and that because most metals that get absorbed
by plants remain in the roots it is unlikely they will get in the human food chain.
There are many methods by which heavy metals can be removed from contaminated
ground, in my diploma i presented the environmently friendly phytoremediation and
mycoremediation.
A lot of attention was directed towards electric vehicles because they represent the
most likely candidate that will replace internal combustion engine driven vehicles.
Since electric vehicles require fairly large BA for their operation i tried to determine
what effect will they have on the environment. The result showed clear advantages
of electric vehicles vs. the internal combustion engine vehicles, which shows
especialy true in cities where the majority of the human population resides, under
the condition that the BA are recycled.
Even though that the legal basis for the collection of used BA has only recently came
into effect, the actual collection was taking place a lot longer than that, this shows
9
not only the environmental consciousness of people but also the profitability of such
actions. There are two main problems in Slovenia in this field, the first is a lack of
interest of the goverment, the second is that the market is too small.
Legislation dictates collection, recycling and disposal of used BA. Because of the lack
of goverment interest in this matter, the conditions for the birth and development of
ecological criminology appeared. Legaly founded companies, in their hunger for
profit, seek out criminal enterprises and pay them to dispose a toxic waste such as
used BA, mostly because there is no recycling facility or the price of legal disposal is
much higher than the illegal way.
Key words: used battery accumulators, recycling, heavy metals, phytoremediation,
mycoremediation, electric vehicles, renewable energy sources, fossil fuels,
environment, ecology, legislation, ecological criminology.
10
1 Uvod
Za to temo diplomske naloge sem se odločil zato, ker me zanima področje ekologije.
V diplomski nalogi bom predstavil in opisal baterije in akumulatorje, njihovo sestavo,
uporabo, izdelavo in reciklažo ter njihov vpliv na okolje in ljudi.
Ker vedno več sodobne tehnologije uporablja baterijske akumulatorje za
shranjevanje električne energije, bom poskušal prikazati kakšen vpliv ima to na
okolje, kakšne bodo dolgoročne posledice ter kakšni so alternativni pristopi. Prav
tako bodo v diplomski nalogi predstavljeni načini odstranjevanja težkih kovin iz
zemlje ter vode, električna vozila, zakonodaja ter ekološka kriminaliteta.
11
2 Metodološko-hipotetični del raziskovalnega dela
2.1 Namen in cilj diplomske naloge
Namen diplomske naloge je predstaviti vpliv baterijskih akumulatorjev na okolje,
njihovo reciklažo, posledice nepravilne odstranitve na okolje ter na žive organizme,
ki živijo v njem. V DN sem želel tudi prikazati kakšen vpliv bodo imela električna
vozila na okolje v primerjavi z današnjimi vozili. Nazadnje pa sem predstavil še
ekološko kriminaliteto kot vedo, ki preučuje in poskuša preprečiti razvoj in delovanje
ekološkega kriminala.
Cilj diplomske naloge je bil prikazati in dokazati pomembnost reciklaže izrabljenih
baterijskih akumulatorjev.
2.2 Opredelitev osnovnih predpostavk
P1: Zakonodaja na področju reciklaže baterij in akumulatorjev je učinkovita.
P2: Količine baterij in akumulatorjev se povečujejo.
P3: Izrabljene baterije in akumulatorje brezplačno zbirajo prodajalci.
P4: Reciklaža izrabljenih baterij in akumulatorjev občutno zmanjša vpliv na okolje.
2.3 Uporabljene metode raziskovanja
Da bi prišel do čim bolj točnih in verodostojnih podatkov, bom v diplomski nalogi
uporabil deskriptivni pristop, kot metodo raziskovanja. Podatke za teoretični del
naloge bom pridobil iz knjig, interneta ter druge literature.
12
3 Problematika izdelave in reciklaže baterijskih
akumulatorjev
3.1 Shranjevanje elektrokemične energije
Električna energija ima pomembno vlogo v vsakdanjiku modernega človeka, saj jo
univerzalno lahko uporabimo v pretvorbi v svetlobo, toploto, ali mehanično energijo.
Glavni problem je njeno shranjevanje. Direktno jo lahko shranimo le v
kondenzatorje, ampak le zelo majhno količino.
Za praktično shranjevanje električne energije je potrebna njena konverzija v drugo
obliko energije. V baterijah delujejo kemične spojine kot medij za shranjevanje,
med praznjenjem kemični proces proizvaja električno energijo .
Pri določenih baterijskih sistemih (sekundarne baterije) lahko ta proces obrnemo in
tako baterijo ponovno napolnimo.
Slika 1: baterija (vir:http://www.extremetech.com)
13
Poznamo dva različna baterijska sistema:
Primarne baterije so zasnovane, da pretvorijo svojo kemično energijo v električno
samo enkrat.
- Zn-Carbon ( prenosni radio, instrumenti, igrače, ure, svetilke )
- Alkalne Zn-Mno2 ( zamenjava za Zn- carbon zaradi boljše zmogljivosti )
- Zn-Silver oxide ( kalkulatorji, slušni pripomočki, vesoljske aplikacije )
- Litijske baterije ( kamere, rezerva za spomin-RAM, srčni spodbujevalniki, vojaške
aplikacije ).
Sekundarne baterije so dvosmerni pretvorniki energije in so dizajnirane za večkratno
polnjenje in praznjenje.
- Lead-acid ( vozila, letala, podmornice, viličarji, UPS, zasilni telefoni )
- Sealed Lead.acid ( prenosna baterijska orodja, prenosna elektronska oprema )
- Industrijske odprte Ni-Cd ( industrijske aplikacije, komunikacijska oprema )
- Zaprte Ni-Cd ( prenosna baterijska orodja, prenosna elektronska oprema, kamere,
železniška oprema )
- Ni-Mh ( računalniki, mobilni telefoni, tračna baterija za električna vozila )
- Li in Li-ion ( enako kot za Ni-Mh )
3.2 Baterije in njihove komponente
Baterija je naprava, ki pretvarja kemično energijo, iz njenih aktivnih materialov,
direktno v električno energijo z elektrokemično reakcijo oksidacije-redukcije. Izraz
baterija se nanaša na elektrokemično enoto, ki jo imenujemo celica.
Baterijo sestavlja ena ali več teh celic, ki so povezane vzporedno, zaporedno ali
kombinacija obeh, glede na zamišljeno izhodno napetost ter kapaciteto.
14
Sestava celice:
• Anoda ali negativna elektroda • Katoda ali pozitivna elektroda • Elektrolit
Slika 2: sekundarne baterije imajo daljši življenjski cikel kot primarne(vir:
http://www.tomsguide.com)
3.3 Evropski trg sekundarnih baterij
Leta 1999 je število baterij na trgu preseglo 3 milijarde enot. Podatki iz grafa 1
prikazujejo tehnološki razvoj baterijske industrije iz dveh osnovnih sistemov v letu 1990 (
LA, Ni-Cd ) do petih baterijskih sistemov v letu 2000 ( LA, Ni-Cd, Ni-Mh, Li-ion, Li-polymer
). Ker je več kot 95% prodanih baterij vstavljenih v električno in elektronsko opremo je
težko določiti točno število sekundarnih baterij, ki so bile dostavljene v Evropo.
Evropska industrija sekundarnih baterij nima nadzora nad čezmejnimi premiki končanih
izdelkov z integriranimi baterijami.
15
0%
20%
40%
60%
80%
100%
1990 1993 1996 1999
Li-poly
Li-ion
Ni-Mh
Ni-Cd
Pb-acid
Graf 1: Evolucija trga sekundarnih baterij v Evropi (vir: Used Battery Collection and Recycling,
2001)
Tabela 1: Svetovna produkcija prenosnih sekundarnih baterij ( milijoni celic ) (vir: Used Battery
Collection and Recycling, 2001)
Leto 1997 % 1998 % 1999 % 2000 %
Ni-Cd 1429 55,67 1413 51,16 1407 44,41 1350 39,02
Ni-Mh 643 25,05 773 27,99 1049 33,11 1200 34,68
Li-ion 195 7,60 276 9,99 411 12,97 600 17,34
Li-poly / 0,00 0,18 0,01 1,49 0,05 10 0,29
Pb-acid 300 11,69 300 10,86 300 9,47 300 8,67
Skupaj 2567 100,00 2762,18 100,00 3168,49 100,00 3460 100,00
16
4 Vpliv baterijskih akumulatorjev na okolje in človeško
zdravje
Z analizo celotnega življenjskega cikla baterijskih akumulatorjev ( v nadaljevanju BA )
lahko ugotovimo kakšen je njihov vpliv na okolje ter na človeško zdravje. Tri najbolj
pomembni faktorji, ki določajo vpliv celotnega življenjskega cikla BA so:
- Sestava baterij
- Zmogljivost baterij
- Stopnja reciklaže izrabljenih baterij
4.1 Faze v življenjskem ciklu BA, ki bistveno prispevajo k vplivom
na okolje ter na človeško zdravje
- Proizvodnja baterijskih surovin
- Transport in distribucija BA
- Uporaba BA
- Polnjenje in vzdrževanje BA ( sekundarne baterije )
- Reciklaža BA in upravljanje z odpadnimi snovmi
Da bi ugotovili kašen vpliv ima posamična baterija na okolje, moramo za vsako od zgoraj
navedenih faz, opraviti analizo potrošene energije in materialov.
Če hočemo proizvesti najmanj vplivov na okolje in človeško zdravje, moramo omejiti
izpuste v okolje iz vseh teh faz.
Pri izvedbi analize življenjskega cikla za BA postane jasno, da so analize za določene faze
nepomembne v primerjavi z drugimi. Na primer, emisije distribucije in transporta baterij
so razporejene na več milijard enot in so zato nične pri analizi življenjskega cikla
posamezne baterije.
Zaprte baterije nimajo emisij med normalno uporabo, emisije povezane z polnjenjem
17
baterij pa so odvisne od infrastrukture proizvajanja električne energije v določeni državi. V
državah kjer uporabljajo premog z visoko vsebnostjo žvepla, bi bil vpliv lahko občuten, za
razliko od držav kjer proizvodnja električne energije temelji na hidro elektriki, jedrski,
solarni ter drugih čistih virih energije, kjer so emisije povezane z polnjenjem baterij
praktično neobstoječe.
Emisije distribucije, transporta in polnjenja baterij so celo v primeru fosilnih goriv
porazdeljene čez toliko enot, da imajo zato zelo majhen efekt na analizo
življenjskega cikla posamezne baterije.
Kot kaže so proizvodnja surovin za izdelavo BA, proizvodnja BA, zmogljivost BA, reciklaža
ter odpadne snovi in BA, najpomembnejše faze v analizi življenjskega cikla BA.
Obremenjenost okolja se določa glede na emisije in potrošeno energijo med vsako od teh
faz, kar lahko pretvorimo v analizo vpliva na človeško zdravje ter okolje ob
predpostavljanju vpliva določenih vrednosti za vsak material in potrošeno energijo.
Nadaljnji faktor, ki je pomemben pri presoji analize življenjskega cikla BA je, da morajo
biti vplivi normalizirani glede na celotno oddano energijo celotnega življenja baterije. Tu
so vplivi izraženi kot učinki na kwh proizvedene energije.
Sekundarne baterije v svojem življenju oddajo več energije kot primarne baterije in imajo
zato manjši vpliv na okolje ter na človeško zdravje. Ker je skupna oddana življenjska
energija baterijskega sistema pomembna za njegovo analizo življenjskega cikla, so
parametri kot so delovna napetost, kapaciteta, število ciklov izpraznitve in polnjenj,
učinkovitost polnjenja ter karakteristike samo-izpraznitve, zelo pomembni faktorji pri
vzpostavljanju celotne analize življenjskega cikla BA.
4.2 Produkcija baterijskih materialov
Prvi faktor v analizi inventarja je celotna kompozicija baterijskega sistema. Tehnično
gledano lahko izvedemo analizo življenjskega cikla le na specifični sestavi baterije pa še tu
je pogosto velika raznolikost v kompoziciji baterij, ki pripadajo isti družini ( Ni-Mh ).
V analizi življenjskega cikla moramo upoštevati vsak material v bateriji, ne glede kako
majhni so na prvi pogled njegovi vplivi na okolje.
18
Kot je razvidno v tabeli 2 je zaradi velike variacije v kemijski sestavi BA, zelo težko priti
do generalnih zaključkov o relativnih vplivih na okolje ter na človeško zdravje ene družine
baterij v primerjavi z drugo.
Tabela 2: Različne kemijske kompozicije baterijskih družin (vir: Used Battery Collection and
Recycling, 2001)
Baterijski sistem Nominalna kompozicija/teža v odstotkih
Alkaline manganese* 30Fe - 20Zn - 15Mn
Lead acid* 65Pb – 25 H2SO4
Nikelj-kadmij* 30Fe – 30Ni – 15Cd
Nikelj metal hidrid ( AB5 )* 45Ni – 10Mg/Al – 9Ce – 4Co
Nikelj metal hidrid ( AB2 )* 39Ni – 6V – 6Zr – 3Cr – 3Ti – 2,5 Co
Nikelj-kadmij** 32,5Fe – 17,5Ni – 22,5Cd – 3Co
Nikelj metal hidrid** 42,5Ni – 17,5Fe – 7,5Co – 12,5Redke zemeljske
kovine
Li-ion** 22,5Fe – 17,5Co – 7,5Al – 7,5Cu – 3Li
Lead-acid*** 69Pb – 22H2SO4
Nikelj-kadmij ( PBE )*** 14Fe – 16Ni – 18Cd
Nikelj kadmij ( FNC )*** 15Fe – 31Ni – 22Cd
Nikelj metal hidrid ( AB5 )*** 44Fe – 29Ni – 5Redke zemeljske kovine – 2Co –
1Mn
Nikelj metal hidrid ( AB2 )*** 44Fe – 24Ni – 7V – 3Zr – 2Cr – 1Ti
* Morrow 1998 ** Fujimoto 1999 *** Gaines 1994
Po podatkih iz tabele 2 lahko vidimo, da imajo starejše Ni-Cd baterije, ki se trenutno
zbirajo in reciklirajo, nižjo vsebnost kadmija in kobalta kot novejše generacije Ni-Cd
19
baterij. Prav tako so velike razlike v vsebnosti niklja in kadmija med industrijskimi ter
potrošniškimi baterijami. Potrošniške Ni-Cd baterije, ki se jih v današnjem času zbira za
reciklažo, vsebujejo v povprečju 15% kadmija, medtem ko industrijske Ni-Cd baterije
kažejo mnogo širšo variacijo vsebnosti kadmija in sicer od 7%-24%.
Prva analiza, ki jo moramo opraviti je, da vzpostavimo proizvedene emisije ter potrošeno
energijo med produkcijo surovih materialov za proizvodnjo baterij.
Direktne emisije rudarjenja, taljenja in prečiščevanja baterijskih kovin kot so svinec,
kadmij, nikelj, kobalt, cink ter še mnoge druge kovine so dandanes dobro nadzorovane in
so subjekt strogih regulacij.
Študije o virih človeške izpostavljenosti kadmiju, ugotavljajo, da samo 6.3%
izpostavljenosti kadmiju pride iz topljenja neželeznih kovin ( cink, svinec in baker ) in da
samo 2.5% pride iz kadmijevih aplikacij kot so Ni-Cd baterije. Ti podatki so prikazani
grafično v sliki 2. in temeljijo na študijah v Evropi ( Van Assche 1998, Van Assche in
Ciarletta 1992 ). Ti podatki jasno kažejo, da proizvodni procesi primarnih kovin ne
prispevajo občutno k okoljskemu vplivu baterijskih sistemov.
Slika 3: okolje po izkopu kovin (vir: http://assets.inhabitat.com)
20
1%2%2%6%
8%
17%
22%
42%
Gnojila
Fosilna goriva
Železo&Jeklo
Naravni viri
Nonferrous
Cement
Aplikacije
Sežig
Graf 2: Viri človeške izpostavljenosti kadmiju (vir: Used Battery Collection and Recycling, 2001)
Drugi okoljski vpliv proizvodnje baterijskih kovin nastane zaradi količine porabljene
energije, ki je potrebna za proizvodnjo določene količine kovine. V tem primeru je
energija, ki je potrebna za proizvodnjo metrične tone kovin, povezana z količino
toplogrednih plinov, ki nastanejo pri proizvodnji te energije. Ampak je to verjetno preveč
poenostavljen pogled, saj so količine toplogrednih plinov zelo odvisne tipa uporabljenih
fosilnih goriv, kontrolnih naprav zračne onesnaženosti in narave mehanizmov, ki z
zgorevanjem proizvajajo energijo. Energija, ki se potroši v proizvodnji primarnih kovin
petih pogostih baterijskih kovin je povzeta v tabeli 3.
21
Tabela 3: Potrošena energija v proizvodnji primarnih kovin (vir: Used Battery Collection and
Recycling, 2001)
Baterijska kovina Energija ( GJ/ mt )
Mangan 54
Nikelj 200
Svinec 25
Cink/Kadmij 70
Z vidika potrošnje energije, kovine z nizkimi temperaturami tališča kot so svinec in kadmij,
potrebujejo manj energije za proizvodnjo in imajo zato manjši okoljski vpliv glede na
proizvodnjo toplogrednih plinov. Kovine, ki so proizvedene z elektrolitskimi procesi ali pa
imajo visoke temperature tališč, potrebujejo večje vnose energije za produkcijo in imajo
zato večje vplive na okolje glede na toplogredne pline.
Na primer nikelj je proizveden z elektrolitskimi procesi in ima visoko temperaturo tališča
ter zato potrebuje več energije za proizvodnjo metrične tone. Kljub vsemu je stopnja
emisij kovin in toplogrednih plinov, ki nastanejo pri proizvodnji baterijskih kovin, le
majhen del celotne teže kovin, ki so uporabljene v bateriji. Torej je zelo pomembno v
skupni analizi okoljskega vpliva BA če je izrabljena baterija reciklirana, odvržena,
deponirana ali sežgana.
Če je baterija reciklirana, potem velika večina ( >95% ) teže baterije nima škodljivega
vpliva na okolje.
Če pa je baterija deponirana ali sežgana potem večina materialov v bateriji proizvede
okoljski vpliv.
4.3 Proizvodnja BA
Podatki kažejo, da so emisije, ki nastanejo kot posledica proizvodnje baterijskih sistemov,
minimalne v primerjavi z tistimi, ki so posledica odvrženih baterij v okolje. Študije o Ni-Cd
baterijah, ki sta jih opravila tako OECD ( Organization for economic cooperation and
development ) in SEI ( Stockholm enviromental institute ) nakazujejo, da velika večina
22
kadmija v proizvodnji Ni-Cd baterij ostane v izdelku ( bateriji ) in, da se ga zelo malo odda
v okolje. To pa je rezultat tako strogih regulacij, sodobnih tehnologij za nadzor
onesnaževanja, kot tudi prizadevanj, da bi se dragocene surovine uporabile z največjim
možnim izkoristkom.
Tabela 4: Kadmijeve izgube pri proizvodnji Ni-Cd baterij (vir: Used Battery Collection and
Recycling, 2001)
Odstotki
skupnega
kadmija
SEI Report OECD Monograph
Industrijske Potrošniške Industrijske Potrošniške
Zračne emisije 0,10 0,00 0,01 0,01
Vodne emisije 0,15 0,05 0,03 0,03
Solidni odpadki 2,75 2,45 0,50 0,50
Izdelek 97,00 97,50 99,46 99,46
Ti podatki kažejo, da večina kadmija ostane v izdelku in, da se ne izgubi v proizvodnji Ni-
Cd baterij.
Podobni zaključki veljajo tudi za druge kovine iz Ni-Cd baterije, kot sta nikelj in kobalt, ki
imata škodljiv vpliv na okolje, z izjemo železa čigar okoljski vpliv je zelo majhen in ne
prispeva občutno k okoljskemu vplivu Ni-Cd BA.
Podatki študije faktorjev vodnih emisij kadmija v reko Rhine v obdobju 1970-1990, ki sta jo
izvedli Delf university of technology iz Nizozemske ter International institute for aplied
systems analysis iz Avstrije ( graf 3. ) kažejo, da so se vodne emisije kadmija kot posledica
proizvodnje industrijskih Ni-Cd baterij, zmanjšale iz 8g/kg procesiranega kadmija v letu
1970 na 1g/kg v letu 1988.
23
0
5
10
15
20
25
30
1970 1975 1980 1985 1988
Kadmiranje
Potrošniške Ni-Cd
Industrijske Ni-Cd
Pigmenti&Stabilizatorji
Graf 3: Faktorji vodnih emisij za reko Rhine, 1970-1990 ( grami Cd / Kg procesiranega Cd ) (vir:
Used Battery Collection and Recycling, 2001)
Zanimivo je da je do občutnih zmanjšanj vodnih emisij prišlo v 80ih letih, torej v obdobju
največje rasti Ni-Cd trga.
Podatki iz BAJ ( Battery asociation of Japan ) jasno kažejo, da so se nivoji kadmijevih
emisij v zrak in vodo na Japonskem, postopno začeli zmanjševati v obdobju od 1980 in
1992 navkljub občutno povečani produkciji Ni-Cd baterij na Japonskem skozi isto časovno
periodo. Japonska je največji svetovni proizvajalec Ni-Cd baterij in je trenutno odgovorna
za več kot 70% svetovne Ni-Cd baterijske proizvodnje. Iz tega je jasno razvidno, da če kje
obstaja država z potencialom za kadmijevo kontaminacijo okolja zaradi proizvodnje Ni-Cd
baterij, potem je to Japonska. Ampak podatki prikazani v grafu 4 za koncentracijo
kadmija v vodi Japonskih rek in v grafu 5 za koncentracijo kadmija v okoljskem zraku,
prikazujejo upadanje skozi leta ne glede na kar osem krat povečano rast v proizvodnji Ni-
Cd baterij.
24
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1981
1983
1985
1987
1989
1991
Proizvedene Ni-Cdbaterije naJaponskem ( vmilijonih )
Vzorci rečne vodenad 10yg Cd/Liter (v odstotkih )
Graf 4: Koncentracija kadmija v vodi japonskih rek in proizvodnja Ni-Cd baterij (vir: Used Battery
Collection and Recycling, 2001)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1981
1983
1985
1987
1989
1991
Proizvedene Ni-Cdbaterije najaponskem ( vmilijonih )
Industrijskoobmočje
Ruralno območje
Graf 5: Koncentracija kadmija v japonskem zraku in proizvodnja Ni-Cd baterij (vir: Used Battery
Collection and Recycling, 2001)
25
Dober način kako določiti povprečne emisije povezane z proizvodnjo BA je, da vzpostavimo
te emisije na osnovi nivojev emisij na kWh proizvedene baterijske energije, saj je funkcija
baterij dovajanje shranjene energije.
Takšno analizo so izvedli pri Geomet technologies (1993) za industrijske Ni-Cd baterije
namenjene za uporabo v električnih vozilih, podatki o emisijah pri proizvodnji pa so
predstavljeni v tabeli 5.
Tabela 5: Emisija kovin in proizvodnja Ni-Cd baterij za električna vozila ( grami kovinskih emisij/
kWh ) (vir: Used Battery Collection and Recycling, 2001)
Nosilec emisij Nikelj Kadmij Kobalt
Zrak 3,15 1,78 0,08
Voda 2,28 1,31 0,05
Zemlja Zanemarljivo Zanemarljivo Zanemarljivo
Skupno 5,43 3,09 0,13
Tipične industrijske Ni-Cd baterije namenjene aplikaciji v električnih vozilih imajo
energijsko gostoto 50Wh/kg, kar odgovarja 20kg/kWh. Nivoji emisij kovin so približno
0,04% celotne teže baterije, tako so v povprečju emisije kovin pri proizvodnji baterij med
0,01%-0,1%.
Analiza življenjskega cikla, ki jo je izvedel SAFT ( Cornu in Eloy 1995 ) o Ni-Cd baterijah za
električna vozila nakazuje, da znašajo izgube med proizvodnimi procesi 0,037% za nikelj
ter 0,008-0,019% baterijske teže za kadmij. Te ocene so konsistentne z drugimi študijami
in kažejo na zelo nizke vplive na okolje ter na človeško zdravje od proizvodne faze baterij.
Čeprav je večina predstavljenih podatkov v glavnem relevantna za Ni-Cd baterije, veljajo
isti zaključki tudi za druge baterijske sisteme. Primarna proizvodnja surovin in proizvodnja
baterij, prispevata le majhen del vpliva na okolje in človeško zdravje, kot pa če bi
nepremišljeno odvrgli izrabljene baterije.
26
4.4 Uporaba in vzdrževanje baterijskih sistemov
Sekundarne baterije so izdelki z dolgo življenjsko dobo in jih lahko uporabljamo vedno
znova in znova, če jih pravilno polnimo in praznimo. Primarne baterije pa so izdelki z
kratko življenjsko dobo, ampak z večjo začetno energijsko gostoto kot pa sekundarne
baterije. Glede na to, da imajo različne baterijske kemijske sestave različne napetosti,
različno energijsko gostoto in število ciklov bo imel vsak BA drugačne karakteristike
celotne življenjske energije.
Celotna baterijska energija variira glede na velikost baterije, saj večja kot je baterija
večja je njena celotna življenjska energija. Celotna življenjska energija določenega BA je
produkt njegove napetosti, kapacitete in števila ciklov .
Tabela 6: Zmogljivostne karakteristike Ni-Cd baterije AA velikosti (vir: Used Battery Collection and
Recycling, 2001)
Parameter Območje vrednosti
Napetost 1,2 V
Kapaciteta 0,5 do 1,2 Ah
Skupna energija 0,6 do 1,4Wh
Št. Ciklov 700 do 1200 ciklov
Celotna življenjska energija 420 do 1680 Wh
Kompozicija baterije ni edina pomembna lastnost, ampak je verjetno še bolj pomemben
način odstranitve, ki ga izberemo za baterijo pri določitvi vpliva življenjskega cikla. Med
normalno uporabo in vzdrževanjem BA, le ti ne oddajajo škodljivih snovi. Emisije povezane
z polnjenjem baterij so majhne v primerjavi z emisijami pri odstranitvi baterij, tudi pri
polnjenju z omrežja, kjer se električna energija generira iz fosilnih goriv.
27
Slika 4: večina električne energije se še vedno pridobiva iz fosilnih goriv (vir:
http://www.spyghana.com)
Analiza, ki jo je izvedel Schuckert 1997, je izmerila potrošeno energijo med proizvodnjo
ter uporabo svinčenih in Ni-Cd baterij, kakor tudi njihov efekt na emisije CO2 in NOx.
Ugotovil je, da so količine porabljene energije in generiranih toplogrednih plinov čez
celoten življenjski cikel BA, nižje za Ni-Cd baterije kot pa svinčene baterije zaradi
njihovega večjega števila ciklov, energijske gostote in celotne življenjske energije, čeprav
je prvotna energija za proizvodnjo Ni-Cd baterije večja kot pa za svinčeno baterijo.
4.5 Odstranitev izrabljenih baterij
Končna odstranitev BA je glavni faktor, ki določa vpliv na okolje ter na človeško zdravje.
Emisije vseh faz do odstranitve baterije znašajo le 1%-2% skupnih potencialnih emisij, če se
bi baterijo preprosto odvrglo v okolje. Poznamo štiri možnosti za odstranitev izrabljenih
baterij, in sicer kompostiranje, sežig, deponiranje in reciklaža. Kompostiranje BA se ne
uporablja, ker niso biorazgradljivi. Tudi sežig ni najboljša opcija, zaradi nizke kalorične
vrednosti baterij in ker se njihova masa le malo zmanjša v procesu sežiga, pepel teh
baterij pa je potrebno deponirati. Tako pridemo do zaključka, da sta dandanes najboljši
28
opciji za odstranitev izrabljenih baterij, deponiranje in reciklaža.
Slika 5: reciklaža je pravilna odločitev (vir: http://thumbs.dreamstime.com)
Deponirane baterije ne predstavljajo takojšnje nevarnosti za okolje in človeško zdravje.
Revizija, ki jo je izvedla Švicarska Univerza iz Berna za OECD, podatkov o deponijskih
vodah iz deponij v Kanadi, Danski, Franciji, Nemčiji, Italiji, Japonski in Švici prikazuje, da
je velika večina vzorcev deponijskih vod ustreza priporočilom svetovne zdravstvene
organizacije ( WHO ) za prisotnost 3 µg kadmija na liter pitne vode.
Nekateri podatki iz te študije so iz 50 let starih deponij, ki nimajo neprepustnih oblog , kar
vsaj teoretično predstavlja najslabši scenarij vpliva na okolje.
Kot kaže, trenutna prisotnost Ni-Cd baterij v deponijah, ne predstavlja nevarnosti puščanja
kadmija v okolje in njegovega prenosa v človeško prehrambeno verigo. Študije izvedene na
2000 let starih rimskih artifaktih v Veliki Britaniji so pokazale, da se cink, svinec in kadmij
razporedijo le zelo kratke razdalje v zemlji in to 1900 let po zakopu. Druga študija
izvedena na Japonskem pa je raziskala Ni-Cd baterije zakopane v Japonska tla z namenom
odkriti difuzijo niklja ali kadmija iz baterij, tudi po dvajsetih letih izpostavljenosti ga niso
zaznali nič.
29
Slika 6: minimalni vpliv okolja na baterijo (vir: http://img.ehowcdn.com)
Najboljša opcija za odstranitev izrabljenih baterij je seveda zbiranje in reciklaža, ne samo
zato, ker ta opcija občutno zmanjšuje tveganje za okolje, ampak tudi zaradi ohranitve
naravnih virov. V ZDA ter tudi drugod po svetu je izkoristek pri reciklaži svinčenih baterij
boljši od 90%. Vprašanja, ki se pojavljajo pri reciklaži Ni-Cd baterij niso povezana s tem če
je reciklaža najboljša opcija, ampak le kako izboljšati zbiranje, kako financirati zbiranje in
programe reciklaže, kako označiti baterije, da bi to povečalo zbiranje.
Pri Ni-Mh in Li-ion baterijah pa obstaja problem kako razviti tehnologije reciklaže z boljšim
iztržkom materialov. Pri alkalnih in karbonskih baterijah, pa se vprašanja nanašajo na
samo ekonomičnost zbiranja in reciklaže. Zbiranje in reciklaža izrabljenih baterij prepreči
vstop vsaj 98% baterijske teže v okolje.
Ko primerjamo baterijske sisteme (kemijska sestava specifične baterijske družine) glede
vpliva na okolje, moramo primerjati relativne energijske potrebe reciklaže različnih
baterijskih sistemov. Reciklaža Ni-Fe, Ni-Cd in Svinčenih baterij je relativno lahka, saj
redukcija niklja, železa, kadmija in svinčevih oksidov nazaj v čiste kovine, potrebuje manj
energije kot pa redukcija oksidov drugih baterijskih kovin kot so cink, mangan, krom,
30
titan, cirkonij, litij in redke zemeljske kovine, ki so sestavine alkalnih, Ni-Mh ter Li-ion
baterij.
Študije kažejo, da so emisije proizvodnje baterijskih kovin z reciklažnimi procesi manjše v
primerjavi z proizvodnjo iz surove rude. Študija, ki jo je izvedel Gaines 1994 dokazuje, da
recikliranje potrebuje mnogo manj energije kot pa proizvodnja kovine iz surove rude.
Poročilo Geomet Technologies 1993 o Ni-Cd baterijah za električna vozila je opravilo
primerjavo med kadmijevimi emisijami med proizvodnjo ter med reciklažo in ugotovilo, da
so emisije reciklaže približno 10-100 krat nižje od emisij proizvodnje materiala iz surove
rude.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1964 1980 1996
Dnevni vnos kadmijasplošne populacije
WHO tolerirandnevni vnos kadijaza odrasle ženske
WHO tolerirandnevni vnos kadmijaza odrasle moške
Graf 6: Nivoji dnevnega vnosa kadmija za splošno populacijo (vir: Used Battery Collection and
Recycling, 2001)
Predviden iztržek materialov pri reciklaži Ni-Cd baterij je večji od 99%. Visok nivo
povrnjenih materialov lahko pričakujemo tudi pri reciklaži Ni-Fe in svinčenih baterij za
razliko od reciklaže alkalnih, Ni-Mh, in Li-ion baterij, kjer je ta nivo nekoliko nižji ( 80%-
90% ) zaradi visokih energijskih zahtev in težavnosti redukcije nekaterih kovinskih oksidov.
Učinkovitost procesa zbiranja izrabljenih baterij in učinkovitost procesa obnove kovin sta
faktorja, ki imata največji vpliv baterijskih sistemov na okolje in na človeško zdravje.
31
Tabela 7: Kadmijeve emisije proizvodnje in reciklaže Ni-Cd baterij (vir: Used Battery Collection and
Recycling, 2001)
Emisije proizvodnje ( grami
Cd/kWh )
Emisije reciklaže ( grami
Cd/kWh )
Zrak 0,28 do 3,6 0,0062
Voda 0,40 do 2,4 0,0014
Zemlja Zanemarljivo Zanemarljivo
4.6 Ocena vpliva na okolje in človeško zdravje
Vplivi na okolje so se realizirali na teh področjih:
- Naravni viri
- Vplivi na človeško zdravje
- Ekološki in okoljski vplivi
Za določitev ocene vpliva je potrebna klasifikacija vsakega vpliva v eno od teh kategorij,
karakterizacija vpliva z namenom vzpostavitve korelacije med »inputom/outputom«
energije/materialov in odgovarjajoči naravni vir/človeško zdravje/ekološki vpliv ter
končna evaluacija dejanskih okoljskih posledic.
Do velike kontroverznosti analiz življenjskega cikla pride, ko se določi specifične vrednosti
vpliva za vsak baterijski material. Problem nastane ker se v praksi uporablja nadomestne
materiale ( CdCl2 ), namesto pravih baterijskih materialov, ki zaradi svoje boljše topnosti
dajejo hitrejše rezultate v raziskavah in kliničnih študijah. Takšna praksa pa ustvarja
analizo najslabšega scenarija in ne prikazuje na kakšen način se bodo v realnosti vedle
baterijske snovi.
Metoda, katere podatke bom uporabil zaradi njene objektivnosti je U.S. Enviromental
Protection Agency method: Je metoda ocene vpliva, ki temelji na tehniki analize, ki jo je
ta urad razvil za Univerzo Teenesee. Ta metoda upošteva vse glavne učinke kemikalij na
okolje in človeško zdravje, vključno z persistenco in bioakumulacijo.
32
Tabela 8: Vrednosti vpliva na okolje za baterijske kovine po različnih metodah (vir: Used Battery
Collection and Recycling, 2001)
Cd Hg Pb Ni Mn Zn
CML 100,0 1,9 3,8 2,8 1,9 1,9
EPS 100,0 13,5 2,3 2,9 0,01 0,88
Tellus 65,2 100,0 21,3 5,6 0,15 0,15
Ecoscarcity 7,1 100,0 0,4 8,6 * 0,71
U.S. EPA 74,9 * 95,3 84,4 54,1 22,3
* Ni ocenjena z to metodo
4.7 Analiza življenjskega cikla BA
Da bi določili skupne emisije na kwh baterijske energije, moramo deliti vso energijo in
emisije baterije skozi njeno celotno življenje ( izdelava, uporaba, vzdrževanje in
odstranitev ), z celotno življenjsko energijo baterije. Skupne emisije na kwh baterijske
energije lahko porazdelimo glede na specifične materiale za katere so določene specifične
vrednosti vplivov na okolje in človeško zdravje. S temi specifičnimi vrednostmi lahko
določimo celoten relativen vpliv na okolje določenega baterijskega sistema in njegova
primerjava z drugimi baterijskimi sistemi.
Problem teh analiz je, da vključujejo mnoga domnevanja in posplošitve, zato se jih lahko
točno izvede le na specifični baterijski kompoziciji z specifično baterijsko zmogljivostjo.
Za primer lahko uporabimo tipično 23 gramsko Ni-Cd baterijo AA velikosti z domnevano
kompozicijo 30% Ni, 15% Cd, 1% Co. Ker gre za zaprt tip potrošniške baterije ni nobenih
emisij med uporabo in polnjenjem. Napetost Ni-Cd baterije je ostala nespremenjena skozi
leta, spremenila pa se je kapaciteta in z njo celotna življenjska energija. V letu 1990 je
imela najboljša Ni-Cd AA baterija kapaciteto 0,5Ah, medtem ko je bila leta 2000
kapaciteta najboljše Ni-Cd baterije 1,2Ah.
Domnevamo lahko, da je več kot 98% celotnega baterijskega vpliva zadržanega v sami
bateriji ne glede na način odstranitve izrabljene baterije. V 23 gramih Ni-Cd baterije je
prisotnih 6,9g niklja, 3,45g kadmija in 0,23g kobalta, ravno ti materiali so tisti, ki imajo
33
najbolj škodljiv vpliv na okolje. Ravno ti materiali bodo imeli v primeru če se baterija
odvrže v okolje najbolj negativen vpliv na okolje.
Odpadne težke kovine, ki se proizvedejo na kwh celotne življenjske energije baterije so
povzete v tabeli 8 za Ni-Cd baterije z nizko življenjsko energijo ( 420Wh ) in z visoko
življenjsko energijo ( 1680Wh ).
Tabela 9: Proizvedene odpadne težke kovine za Ni-Cd baterije AA velikosti ( grami odpadkov/kWh )
(vir: Used Battery Collection and Recycling, 2001)
Element Baterija z višjo energijo Baterija z nižjo energijo
Kadmij 2,05 8,21
Kobalt 0,14 0,55
Nikelj 4,10 16,43
Predvidena kompozicija baterije: 30%Ni – 15%Cd – 1%Co
Iz tabele je razvidno, da baterija z nižjo energijo predstavlja najvišjo količino proizvedenih
odpadnih težkih kovin izraženih v gramih na kWh celotne baterijske življenjske energije.
Količina proizvedenih odpadnih težkih kovin je direktno proporcionalna kompoziciji
baterije.
Za določitev vplivov teh odpadnih kovin na okolje in človeško zdravje bomo uporabili
analizo U.S. Enviromental Protection Agency ( Davis et ol. 1994 ). Ta metoda upošteva vse
glavne vplive na okolje in človeško zdravje, prav tako določa vrednosti nevarnosti za
različne snovi glede na njihove kvantitativne toksikološke učinke na okolje in človeško
zdravje. Ti učinki na človeško zdravje vključujejo tako akutne kot kronične učinke,
zaužitje kot tudi vdihovanje, rakotvornost, mutagenost in učinki na reprodukcijo.
Ko povežemo U.S. EPA vrednosti vpliva na okolje iz tabele 8 z podatki o težkih kovinah (
nikelj, kadmij in kobalt ) iz tabele 9, dobimo vrednosti ocene okoljskega vpliva na enoto
celotne življenjske baterijske energije za vsako od teh treh kovin.
Skupek teh treh vrednosti nam pokaže približno vrednost vpliva na okolje za Ni-Cd baterijo
AA velikosti. Kot kaže so nizke vrednosti vpliva povezane z višjimi parametri zmogljivosti (
kapaciteta in število ciklov ), medtem ko so večje vrednosti vpliva povezane z manjšo
34
kapaciteto in nižjim številom ciklov. V spodnji tabeli je prikazana analiza vrednosti vpliva
za 0% in za 40% reciklaže. Za vsak nivo reciklaže so v tabeli prikazane vrednosti vpliva za
vsak material, glede na parametre zmogljivosti. Reciklaža 40% Ni-Cd baterij povzroči 40%
zmanjšanje v vrednostih vpliva na okolje, ki ga imajo Ni-Cd baterije.
Pri Ni-Cd bateriji AA velikosti višje zmogljivosti so riziki celotnega življenjskega cikla 4 krat
manjši v primerjavi z baterijami slabše zmogljivosti.
Tabela 10: Vrednosti okoljskega vpliva na kWh življenjske energije za Ni-Cd baterije AA velikosti za
dva reciklažna nivoja (vir: Used Battery Collection and Recycling, 2001)
Element 0% Reciklaže 40% Reciklaže
Nikelj 346 – 1384 208 – 831
Kadmij 154 – 614 92 – 369
Kobalt 7 – 27 4 – 16
Skupaj 507 – 2025 304 – 1216
Spodnji graf prikazuje vrednosti vpliva na okolje za Ni-Cd baterije AA velikosti, različnih
zmogljivosti, stopnje reciklaže in individualnimi prispevki glavnih baterijskih kovin.
35
507405
304203
101
2025
1620
1215
810
405
0
500
1000
1500
2000
2500
0% 20% 40% 60% 80%
Odstotek recikliranih baterij
Baterije visoke zmogljivosti
Baterije nizke zmogljivosti
Graf 7: Učinki reciklaže, zmogljivosti in kompozicije na vrednosti okoljskega vpliva za Ni-Cd
baterije AA velikosti (vir: Used Battery Collection and Recycling, 2001)
Iz grafa je tudi očitno, da imajo baterije visoke zmogljivosti manjši okoljski vpliv kot pa
baterije z slabšo zmogljivostjo. Razvidno je tudi, da zvišanje stopnje reciklaže drastično
zniža okoljske vplive teh baterij.
V tehniki analize okoljskega vpliva ( U.S. EPA ), predstavlja nikelj največji vpliv, sledi mu
kadmij, medtem ko ima kobalt zelo majhen vpliv na okolje.
Baterije slabše zmogljivosti so tiste, ki jih danes zbiramo in recikliramo, sodeč po
rezultatih analize pa je za današnjo situacijo najboljši način za nižje vplive na okolje
povečanje stopnje reciklaže. Postopne izboljšave v zmogljivosti baterij, pomeni, da bodo
baterije, ki se izdelujejo danes in se bodo zbirale čez 5 do 10 let predstavljale manjšo
nevarnost za okolje kot pa baterije, ki se jih zbira sedaj.
36
4.8 Ugotovljeni ukrepi
Iz zgoraj navedene analize lahko sklepamo, da je najbolj učinkovita metoda kako
zmanjšati vplive celotnega življenjskega cikla baterij, povečanje stopnje reciklaže,
izboljšanje zmogljivosti baterij ter znižanje vsebine nevarnih materialov brez, da bi s tem
zmanjšali zmogljivost baterij. Nadalje lahko zaključimo, da je korak odstranitve
izrabljenih baterij daleč najpomembnejši faktor pri determiniranju vpliva baterijskega
sistema na okolje in človeško zdravje skozi njegov celoten življenjski cikel.
5 Težke kovine
Težke kovine so kovine z gostoto več kot 5g/cm3. Število kovin, ki pripada tej skupini,
znaša približno 65 kovin. Težke kovine obstajajo v koloidni, ionski, prašni delci in topne
snovi. Koncentracija kovin v zemlji variira od mikrosledi < 1mg/kg pa do 100,000mg/kg-1,
odvisna pa je od lokacije in tipa kovin.
Slika 7: svinec (vir: http://sation.in)
37
Težke kovine so edinstvena kategorija industrijskih onesnaževalcev, saj so selektivno
toksične, trajno prisotne v zemlji in niso biorazgradljive. Pri visokih koncentracijah, lahko
tako esencialne ( Cu, Se, Zn, Fe ) kot ne esencialne kovine ( Hg, Pb, Cd ) poškodujejo
celično membrano, delovanje encimov in celic ter celo strukturo DNK. Vpliv težkih kovin je
povezan z prirojenimi okvarami, rakom, kožne bolezni, umska zaostalost, poškodbe ledvic
in jeter ter z drugimi zdravstvenimi problemi.
Zato predstavlja onesnaženost okolja z težkimi kovinami resno grožnjo zdravju ljudi. Viri
povečane prisotnosti težkih kovin v okolju so industrijski odpadki, kurjenje fosilnih goriv,
taljenje kovin, urbane odplake, agrokultura, ladjedelstvo, komunalni odpadki in rudarske
aktivnosti.
5.1 Prisotnost težkih kovin v zemlji in vodi
Kovine so pogosto močno vezane na delce prsti. Kationi težkih kovin so vezani na delce v
prsti zaradi izmenjevalne kapacitete kationov. Biorazpoložljivost kovin je pogosto zelo
slaba v zemlji. Kovine so bolj biorazpoložljive pri nizkih ph vrednostih pa še to je rastlinam
biorazpoložljiv le majhen del kovin v zemlji, saj sta organska materija in mineralna vsebina
pomembna faktorja, ki vplivata na biorapoložljivost težkih kovin. Prsti z visoko kapaciteto
izmenjave kationov ( montmortllite glina ), zmanjšujejo biorazpoložljivost kovin in s tem
tudi njihovo toksičnost. V študiji katere namen je bil ugotoviti učinek kadmija na
mikrobsko bio-degradacijo organske spojine ( phenanthrene ), so zemlji skupno dodali
394mg Cd/kg prsti, ampak samo 3mg Cd/L je bilo dejansko bio-razpoložljivo. Korenine
rastlin povečujejo bio-razpoložljivost kovin z ekstruzijo protonov saj s tem nižajo kislost
tal, kar povzroči večjo mobilnost kovin v tleh. Z nižanjem ph vrednosti po 5.5 naraste
razpoložljivost kovin za korenine rastlin, vendar lahko to istočasno upočasni rast rastlin.
Med bolj mobilne težke kovine sodita cink in kadmij saj sta prisotna v topnih oblikah in sta
zato biorazpoložljiva. Baker, krom in molbiden so vezani v slikate in so zaradi tega slabo
mobilni in razpoložljivi. Druge težke kovine kot je svinec se pojavljajo kot netopni
precipitat ( fosfati, karbonati in hidroksi-oksidi ) v zemlji kot zelo nemobilni in v večji meri
nedostopni za absorbcijo rastlinam. Težke kovine so v surovi vodi prisotne absorbirane v
prosto plavajoče delce ( glina, zemlja, rastlinska vlakna, bakterije ).
38
Slika 8: onesnažena voda (vir: http://www.futurity.org)
5.2 Vpliv težkih kovin na biološke organizme
Za normalno biološko delovanje celic imajo majhne količine mineralov zelo pomembno
funkcijo, saj imajo minerali pomembno vlogo za homeostazo v organizmih, ker kontrolirajo
živčne funkcije, krčenje mišic in metabolizem, regulirajo elektrolite in proizvajanje
hormonov.
39
Slika 9: vpliv težkih kovin na telo (vir: http://trialx.com)
Za celice so esencialnega pomena mikro količine kobalta, bakra, železa mangana,
molbidna, vanadija, stroncija, selenija in cinka.
Med te kovine se uvrščajo kadmij, krom, antimonij, živo srebro, svinec in arzenik. Težke
kovine v zobozdravstvenih plombah ( Fe, Mn, Cd, Cu, Hg ) lahko prispevajo k razvoju
parkinsonove bolezni, daljša izpostavljenost težkim kovinam igra vlogo v razvoju
alzheimerjeve bolezni. Težke kovine kot so živo srebro, kadmij, svinec in thalij
zastrupljajo metabolizem glukoze, kar povzroči hipoglikemijo, posledica te pa so
pomanjkanje koncentracije, hiperaktivnost, impulzivno, nepredvidljivo ali depresivno
40
obnašanje. Arzenik in svinec lahko povzročata neuritis ( bolečine v živcih ).
5.3 Celična toksičnost težkih kovin
Zastrupitev z svincem povzroča formacijo majhnih rdečih krvničk, kar ima za posledico
anemijo. Vzrok celičnih poškodb je najverjetneje formacija zelo reaktivnih vrst. Vse ionske
težke kovine občutno prispevajo k produkciji prostih radikalov.
Prosti radikal je atom z neparnim številom elektronov v svoji zunanji orbiti zaradi tega pa
postane reaktiven. Prosti radikali jemljejo elektrone drugim atomom v svoji bližini ter jih s
tem pretvarjajo v sekundarne proste radikale, kar povzroči verižno reakcijo katere rezultat
so biološke poškodbe v celicah. Za ta proces se domneva, da je eden glavnih vzrokov
staranja. Ena od najbolj reaktivnih tranzicijskih kovinskih ionov je železo, saj v bioloških
sistemih deluje kot katalist v Haber-Weiss in Fenton reakciji generira hydroxyl ( °OH ) in
superoxide ( °O2 ) radikale.
Glavni razlog zakaj težke kovine, ki vstopajo v celice, pomnožijo proste radikale iz nekaj
tisoč v več milijonov je, ker prihaja pri trkih prostih radikalov z težkimi kovinami do
verižnih reakcij, pri katerih nastaja mnogo več novih prostih radikalov.
6 Fitoremediacija zemlje
Fitoremediacija ( Grško: »phyton« = rastlina, Latinsko: »remediare« = zdravljenje/obnova )
je tehnologija bio-inžineringa za čiščenje okolja z uporabo rastlin za odstranjevanje
nevarnih snovi iz zemlje. Fitoremediacija izkorišča naravno sposobnost rastlin absorbcije,
bioakumulacije, shranjevanja organskih in anorganskih snovi. Uporaba rastlin v
fitoremediaciji je cenovno učinkovita, estetska, pasivna, poganja jo solarna energija in ne
povzroča onesnaževanja. Rastline, ki se jih uporablja v fitoremediaciji so adaptirane na
rast v zelo težkih okoljskih pogojih tako v zemlji in vodi.
41
Delitev rastlin po sposobnosti akumulacije težkih kovin:
1. Akumulacijske rastline: akumulirajo kovine v poganjkih
2. Indikatorske rastline: v različnih delih teh rastlin se nahajajo različne koncentracije
kovin, ki so premo sorazmerne z koncentracijami v okolju.
3. Izločevalne rastline: vzdržujejo nizke koncentracije kovin v svojih poganjkih navkljub
visoki koncentraciji kovin v okolju
Slika 10: akumulacija težkih kovin z uporabo rastlin (vir: http://ars.els-cdn.com)
42
Z kovinami nasičeno rastlinsko biomaso lahko varno odstranimo kot nevarni material ali pa
z reciklažo povrnemo kovine. Fitoekstrakcija je možna le če se kovine nahajajo v območju
rastlinskih korenin, so biorazpoložljive za rastline ter da imajo rastline genetsko
predispozicijo za shranjevanje izvlečenih kovin.
Poznamo dva glavna pristopa za fitoekstrakcijo:
• nadaljujoča
• kemično okrepljena
Prvi pristop uporablja hiper-akumulacijske rastline, ki imajo sposobnost akumulacije
izjemne količine kovin v svojih poganjkih. Hiper-akumulacijske rastline tipično akumulirajo
le specifične kovine ( Ni, Zn, Cu ), ki pa žal niso najbolj pomembni onesnaževalci zemlje.
Do sedaj še niso odkrili rastlinske vrste, ki bi imela širok spekter hiper-akumulacije. Hiper-
akumulacijske rastline so v večini primerov počasi rastoče vrste z majhno biomaso ter
slabimi agronomskimi karakteristikami.
Rastline pridobijo naziv hiper-akumulatorji, če so zmožne akumulacije več kot 0.1% Pb, Co,
Cr ali več kot 1% Mn, Ni, Zn v svojih poganjkih pri rasti v naravnem habitatu.
Trenutno ni znana učinkovita rastlina s sposobnostjo črpanja velikih količin svinca ter z
veliko biomase, kar je esencialno za učinkovito fitoekstrakcijo ene najbolj razširjenih
težkih kovin.
Vegetacija, ki raste v zelo kontaminiranih območjih ima pogosto manj kot 50mg/g-1 svinca
v svojih poganjkih, večino svinca ostane v koreninah. Kar pa je zelo ne praktično, ker
moramo odstraniti celotno rastlino.
43
Slika 11: največ težkih kovin ostane v koreninah (vir: http://www.sciencedirect.com)
Dejansko obstaja samo eno zanesljivo poročilo o hiper-akumulaciji svinca. Gre za majhno
alpsko rastlino ( Thlaspi goesingense ), ki naj bi v svojih poganjkih akumulirala kar
2840mg/kg-1 svinca.
Vendar test omenjene rastline v dolini Mežice, kjer so tla onesnažena z 1170 Pb in 750 Zn
mg/kg-1, tega ni potrdil saj koncentracija svinca v listih ni presegla 20mg/kg-1, kar je
statistično primerljivo z koncentracijo svinca v listih solate ( Lectuca sativa ). Ta rezultat
najverjetneje nakazuje, da je hiper-akumulativna kapaciteta T.goesingense omejena le na
določeno prst in tip kontaminacije.
Pri rastlinah, ki niso hiper-akumulatorji težkih kovin, omejuje njihov potencial za
fitoekstrakcijo slaba absorbcija skozi korenine in majhna trans-lokacija težkih kovin iz
korenin v poganjke.
Kemično ojačana fitoekstrakcija je presegla zgoraj navedene probleme. Pri tej metodi
lahko uporabimo tipične rastline z veliko biomase za akumulacijo velikih količin kovin slabe
bio-razpoložljivosti. To dosežemo z dodajanjem mobilizacijskih/kelacijskih agentov ( EDTA
), v fazi ko so rastline dosegle maksimalno biomaso, rezultat tega pa je povečana
mobilnost težkih kovin v zemlji ter njihova trans-lokacija iz korenin v zelene dele rastlin.
44
Slika 12: okrepljena fitoekstrakcija (vir: phytoremediation and rhizoremediation, 2006)
Kelacijski agent je snov čigar molekule lahko tvorijo več koordinacijskih vezi na posamičen
kovinski ion. Rastline naravno tvorijo kelacijske agente ter z njimi mobilizirajo hranilne
elemente kot so Fe, Zn, Mn ter ostale kovine. Ti rastlinski mehanizmi zadoščajo za
absorbcijo biorazpoložljivih kovin kot je kadmij, ki v prsti tvori šibke hidrolizne vezi. Za
povečanje biorazpoložljivosti kovin kot je svinec, ki je v zemlji vezan mnogo močneje kot
pa kadmij, je potrebno uporabiti sintetične kelacijske agente.
Slika 13: kompleks svinca z EDTA (vir: phytoremediation and rhizoremediation, 2006)
45
Dodajanje kelacijskega agenta EDTA prsti povzroči premik svinca iz karbonatne frakcije v
frakcijo, ki je topna v prsti, s tem pa se koncentracija svinca poveča iz 3 na 362 mg/kg-1.
Omejitev fitoekstrakcije je potencialno iztekanje/migracija kovin v podtalnico, kar pa je
možno preprečiti z uporabo biorazgradljivih kelacijskih agentov- ( S,S )-EDDS ter
horizontalnih reaktivnih preprek.
Slika 14: koncept kombinirane okrepljene fitoekstrakcije (vir: phytoremediation and
rhizoremediation, 2006 )
7 Mikoremediacija
Mikoremediacija je uporaba gliv za razkroj ali odstranitev toksinov iz okolja. Glive z
molekularnim razkrojem razbijajo mnoge kompleksne toksine v enostavne manj toksične
kemikalije. Mikoremediacija ima velik potencial za odstranjevanje težkih kovin iz zemlje z
kanaliziranjem kovin v sadna telesa-gobe. Izvedba mikoremediacije v praksi vključuje
mešanje micelija v kontaminirano prst, polaganje preprog micelija na toksična mesta ali pa
kombinacija teh tehnik v enem ali več zaporednih obdelavah tal.
46
7.1 Hiperakumulacija težkih kovin z micelijem in gobami
Izvedba mikoremediacije z težkimi kovinami onesnaženih tal bi se v praksi izvedla na
sledeč način: na kontaminiranem mestu bi se na vrhu zemlje pripravilo zastirko iz
organskih materialov ( žaganje, listje, slama ) v kateri bi se gojilo mikorizalne ali
saprofitske glive, v času rasti gob bi te nemudoma pobrali, s tem pa bi se zmanjšal nivo
kontaminacije. Te s kovinami nasičene gobe bi se nato odstranile kot toksični odpad z
deponiranjem, shranjevanjem ali pa sežigom, ki bi omogočil nadaljnjo koncentracijo in
reciklažo pridobljenih kovin.
Slika 15: mikoremediacija (vir: http://www.orcas-island-rentals.com)
Za čiščenje vode onesnažene z težkimi kovinami je Rica in sodelavci ( 2003 ) uporabil
micelij dveh vrst gliv ( Trametes versicolor & Pleurotus pulminarius ) in z njim uspešno
odstranili 97% živosrebrnih ionov. Ugotovili pa so tudi, da v primeru ko so namesto živega
micelija uporabili mrtvi micelij je ta iz vode še vedno odstranil 73-81% živosrebrnih ionov,
47
kar namiguje, da ima mrtvi micelij določene fizične karakteristike, ki povzročajo spajanje
z živosrebrnimi ioni.
Dlje časa kot je micelij v direktnem stiku z zemljo onesnaženo z težkimi kovinami, večja je
absorbcija v micelij. Mlade mikorizalne kolonije bioakumulirajo manj kovin kot pa starejše
kolonije večje velikosti. Razlog za to je dejstvo, da mikorizalne glive živijo v simbiozi z
rastlinami in njihovimi koreninami zato sčasoma prodrejo v vedno večjo globino.
Slika 16: mikorizalne glive (vir: http://www.appliedturf.com)
Saprofitske glive pa v glavnem rastejo na površini. Ta vrsta gliv se hrani z lesnimi odpadki
in ima kratek čas obstoja v primerjavi z mikorizalnimi glivami, ki lahko na določeni lokaciji
živijo tudi več desetletij. Tako lahko saprofitske glive uporabljamo za čiščenje nedavnih
površinskih kontaminacij, medtem ko lahko mikorizalne vrste uporabimo kot transportni
sistem za onesnažena območja globoko pod tlemi. Potem ko micelij konča s transportom
težkih kovin v gobe se jih lahko pobere in nato transportira z območja.
48
Slika 17: saprofitske glive (vir: http://namyco.org)
V primeru, da se te z težkimi kovinami nasičene gobe ne odstrani, bodo glive in bakterije
povzročile njihov razkroj in s tem povratek težkih kovin nazaj v tla.
Garcia in ostali ( 1998 ) ugotavlja, da saprofitske glive absorbirajo več svinca kot pa
mikorizalne glive.
Mikoremediacija je trenutno tehnologija v povojih in bo do njene komercializacije
potrebnih še veliko eksperimentov in preizkusov v praksi.
8 Vozila na električni pogon in baterijski akumulatorji
8.1 Zgodovina vozil na električni pogon
V letih pred 1830 je bil edini način transporta z uporabo konjev in pare, saj zakoni
elektromagnetne indukcije in posledično električni motorji in generatorji še niso bili
odkriti. Po tem ko je Michael Faraday leta 1831 odkril zakone elektromagnetne indukcije,
je s tem omogočil razvoj in demonstracijo električnih motorjev ter generatorjev
električnega toka, oboje pa je bilo ključnega pomena za razvoj električnega transporta.
49
Časovnica:
• Pred 1830 je bil v uporabi transport na parni pogon
• 1831 Faradayev zakon ter izum DC motorja
• 1834 Testna vožnja električnega vozila z baterijo za enkratno uporabo ( primarna
baterija )
• 1851 Električno vozilo z baterijo za enkratno uporabo doseže hitrost 30 km/h
• 1859 Razvoj svinčene sekundarne baterije
• 1874 Kočija na baterijski pogon
Slika 18: kočija brez konja (vir: http://static.ddmcdn.com)
• V 1870 ih se električna energija proizvaja z dinamo generatorji
50
• 1885 Trikolesni avto na bencinski pogon
• 1899 La jamais contente ( »ever striving« ) električni avto postavi svetovni kopenski
hitrostni rekord ( 106 km/h ) in s tem postane prvo vozilo, ki preseže tako 60 mph
kot tudi 100 km/h.
Slika 19: La Jamais Contente ( nikoli zadovoljen )(vir: http://images.hemmings.com)
• 1900 Prodanih je bilo 4200 vozil: - 40% parni pogon, - 38% električni pogon, -22%
bencinski pogon.
• 1912 Registriranih je bilo 34 000 električnih vozil. Razmerje med električnimi in
vozili z notranjim izgorevanjem na trgu je 2:1
• 1920 Električna vozila počasi izginjajo iz uporabe medtem ko vozila z notranjimi
izgorevanjem prevladujejo na trgu
51
8.1.1 Specifikacije zgodnjih električnih vozil
• 1897 French Krieger Co.: Teža: 1011 kg, Hitrost: 24 km/h, Doseg: 80
kilometrov/polnjenje
• 1900 French B.G.S. Co.: Hitrost: 64 km/h, Doseg: 160 kilometrov/polnjenje
• 1915 Lansden: Teža: 1116kg, Doseg: 150 kilometrov/polnjenje, 1t tovora
8.1.2 Faktorji zaradi katerih so bila električna vozila popularna
- Konji in njihovi iztrebki
- Tiho in čisto obratovanje, zanesljivost, preprost zagon in vzdrževanje
- Ekonomičnost
- Statusni simbol
8.2 Faktorji ki so privedli do izginotja električnih vozil
- Izum zaganjača leta 1911 je omogočil lažji in varnejši zagon vozil z notranjim
izgorevanjem
- Izobilje poceni naftnih derivatov ter vrtin kot tudi bencinskih črpalk
- Izboljšave v množični proizvodnji, ki jih je uvedel Henry Ford ( model T ),
povzročijo padec cen vozil z notranjim izgorevanjem iz $850 ( 1908 ) na $260 ( 1925
) v primerjavi z električnimi vozili $3150 ( 1908 Pope-Waverly surey Model 109 ) ter
$2000 ( 1915 Detroit electric car company ).
- Slabe ceste povzročajo poškodbe na bateriji
- Pomanjkljiva polnilna infrastruktura
- Omejen doseg ter hitrost
52
Glavni razlog za uspešnost vozil z notranjim izgorevanjem je specifična energija
petrolejskega goriva. Ta namreč znaša kar 9000 Wh/kg, medtem ko imajo svinčene
baterije 30 Wh/kg ( 150 Wh/kg za Li-polimer baterije ).
Slika 20: Tesla Roadster (vir: http://www.teslasociety.com)
8.3 Primerjava vplivov vozil z notranjim izgorevanjem ter
električnih vozil na okolje
Da bi lahko ugotovili dejanski vpliv vozil z notranjim izgorevanjem ter električnih vozil,
moramo opraviti tako imenovano »well to wheels« analizo, kjer upoštevamo onesnaženje
vseh delov energijskega cikla pri uporabi vozila in ne le vozilo samo.
53
8.3.1 Učinki onesnaževanja vozila
Vozila z notranjim izgorevanjem povzročata dva glavna problema:
- Neposredno/takojšnje onesnaževanje okolja z hrupom ter izpušnimi plini in delci
- Za svoje delovanje trošijo neobnovljiva fosilna goriva, pri čemer se tvori
toplogredni plin ogljikov dioksid, ki prispeva k segrevanju ozračja
Glavni onesnaževalci iz motorjev z notranjim izgorevanjem so ogljikov dioksid, ogljikov
monoksid, dušikovi oksidi, VOC ( »volatile organic compounds« ), prašni delci in žveplov
dioksid.
Ogljikov monoksid preprečuje sposobnost krvi za transport kisika in lahko povzroči trajne
poškodbe živčnega sistema. Dušikovi oksidi poslabšajo astmo, škodujejo pljučnemu tkivu
ter povečajo dovzetnost otrok in starejših oseb za respiratorne infekcije.
Dušikov oksid v prisotnosti VOC in sončne svetlobe tvori talni ozon, ki draži oči, povzroča
poškodbe pljučnih tkiv ter druge probleme respiratornega sistema. Dušikov oksid prav tako
prispeva pri tvorbi kislega dežja, čigar kislost ubija rastline in ribe. Znan karcinogen
benzen je tudi prisoten v izpušnih plinih.
Prašni delci povzročajo pljučne probleme, kot so zadihanost, poslabšanje stanja
kardiovaskularnih bolezni, poškodbe pljučnih tkiv ter raka.
Prav tako ne smemo zanemariti vpliva ogljikovega dioksida na planet. Ogljikov dioksid
namreč odbija sončeve žarke nazaj na površino zemlje in jo pri tem segreva. Atmosferska
koncentracija ogljikovega dioksida se je v zadnjih 100 letih povečala za okoli 25%.
Velik problem vozil z notranjim izgorevanjem v počasnem prometu je dramatičen dvig
porabe goriva pri počasnem pomikanju ter premo sorazmeren dvig stopnje onesnaževanja.
Medtem ko pri električnih vozilih opazimo le rahel upad učinkovitosti elektromotorja,
poveča pa se učinkovitost baterije, kar daje električnim vozilom konstantno učinkovitost
pri širšem spektru hitrosti. Povprečne hitrosti vozil v mestih kot sta London in Tokyo so
manj kot 15 km/h, v konicah pa so te hitrosti še precej nižje.
54
Slika 21: prometni zastoj (vir: http://tomorrowspaper.files.wordpress.com)
Slika 22: primerjava motorja z notranjim izgorevanjem z električnim motorjem (vir: Battery
operated devices and systems, 2008)
55
Slika 23: primerjava porabe energije vozila z motorjem na notranje izgorevanje z električnim
vozilom- prenos energije iz tanka/baterije na kolesa (vir: Electric vehicle technology explained,
2003)
Slika 24: emisije in poraba energije za različne tipe vozil (vir: Electric vehicle technology
explained, 2003 )
56
Cestni transport predstavlja 25% porabljene energije in s tem tudi 25% delež proizvedenih
toplogrednih plinov. Osebni transport ima še večji vpliv v mestih, saj zelo velik del zračne
onesnaženosti povzročajo vozila z notranjim izgorevanjem.
8.4 Reciklaža baterij električnih vozil
Predpogoj za uspešno implementacijo električnih vozil je praktična metoda reciklaže
baterij ter drugih komponent za shranjevanje energije v električnih vozilih. Kljub temu, da
baterije električnih vozil vsebujejo toksične materiale ( svinec, kadmij, nikelj, litij ), je
odstranitev, sežig, deponiranje v določenih primerih še vedno možnost ampak bi takšen
način zmanjšal okoljevarstvene prednosti vozil brez emisij.
Baterija je ena od najdražjih komponent v električnih vozilih in bi v primeru, da je ne
recikliramo, predstavljala dvojni strošek in vpliv na okolje. Z reciklažo zmanjšamo stroške
življenjskega cikla z povrnitvijo materialov visoke vrednosti.
Slika 25: GM Chevy Volt baterijski akumulator (vir: http://rockrivertimes.com)
57
Baterije iz električnih vozil lahko na koncu njihovega življenjskega cikla uporabimo v manj
zahtevnih sekundarnih aplikacijah, kot je recimo shranjevanje energije ( električno
omrežje, domača uporaba ) s čimer bi jim podaljšali čas delovanja ter istočasno zmanjšali
njihov vpliv na okolje.
Na koncu pa je potrebno baterijo odstranit na takšen način da je možna reciklaža vseh
vrednih ali nevarnih materialov.
Rast trga za električna vozila je ključen faktor, ki bo določil katera vrsta baterij bo na vrsti
za reciklažo čez naslednjih 10-15 let. Zelo težko je napovedati kdaj bo prišlo do
pričakovane eksponentne rasti števila električnih vozil v cestnem prometu, natanko iz tega
razloga pa se proizvajalci in izvajalci reciklaže neradi odločajo za investicije v reciklažno
infrastrukturo.
Zaradi konstantnega spreminjanja kemijske sestave baterij, bi lahko prišlo do zastaranja
postavljenih reciklažnih procesov še pred občutnim povečanjem števila električnih vozil.
Do sedaj se je za reciklažo baterij električnih vozil uporabljal obstoječi proces reciklaže,
čigar uspešno obratovanje ni popolnoma odvisno od pritoka baterij iz električnih vozil.
Ti procesi pa ne vedno omogočajo reciklaže vseh vrednih baterijskih materialov.
8.5 Kvantitativna analiza onesnaževanja vozil
Tudi energija za električna vozila mora priti iz nekje. V primeru množične uporabe
električnih vozil, bi se večina le teh morala polniti iz omrežja, kjer se električna energija
pridobiva z kurjenjem fosilnih goriv, kot so premog, zemeljski plin in nafta. Obnovljivi viri
energije trenutno zagotavljajo 16.7% energije ( 2010 ), ki se porabi v omrežju. Spodnji graf
nazorno prikazuje vire, ki zagotavljajo energijo za svetovne energijske potrebe.
58
Slika 26: viri energije za energijske potrebe sveta (vir: http://en.wikipedia.org)
Slika 27: 5 obnovljivih virov energije (vir: http://www.best-off-grid-computers.com)
59
Pretvorna učinkovitost pridobivanja električne energije iz fosilnih goriv v sodobnih
elektrarnah je okoli 45%, kar je veliko bolj učinkovito kot pa konverzija energije v motorjih
z notranjim izgorevanjem. Električno energijo je nato potrebno prenesti iz elektrarne do
končnega potrošnika, učinkovitost prenosa električne energije pa je okoli 90%, kar pomeni,
da je dejanska učinkovitost pretvorbe kemične energije goriva v elektrarni v električno
energijo v potrošnikovi vtičnici 41%.
Učinkovitost električnega vozila pri pretvarjanju električne energije, ki je shranjena v
baterijo, v energijo na kolesih pa znaša 80% za električni avto Tesla Roadster. Kar pomeni,
da je celotna učinkovitost električnega vozila Tesla Roadster 30%, medtem ko je celotna
učinkovitost vozil z notranjim izgorevanjem pri normalni vožnji 12-18%.
Razlika med vozili na električni pogon ter vozili z notranjim izgorevanjem, navkljub
občutno večjemu izkoristku električnih vozil, je tako majhna zaradi izgub pri prenosu
električne energije iz elektrarne do vtičnice ter izgub pri polnjenju baterije. Učinkovitost
polnjenja za vozilo Tesla Roadster je 86%.
Kljub temu, da razlika med tema voziloma na prvi pogled ni velika, vsaj dokler ju ne
postavimo v gost promet urbanega okolja, kjer se pri nizkih hitrostih pokažejo vse
prednosti električnih kot tudi vse slabosti vozil z notranjim izgorevanjem. Bistvena
prednost električnih vozil je, tudi če jih polnimo iz obstoječega omrežja, da umaknemo
glavni vir onesnaževanja iz mest. Elektrarne se vedno nahajajo zunaj strnjenih naselij, kjer
ne škodijo zdravju ljudi v takšni meri. Ker se električna energija v njih pridobiva večinoma
z kurjenjem fosilnih goriv, ki niso obnovljiva, pa bodo te elektrarne sčasoma zamenjale
elektrarne na obnovljive vire energije.
K ponovnemu pojavu električnih vozil so prispevali naslednji dejavniki: razvoj baterij in
njihova potrditev v praksi v prenosnih računalnikih ter mobilnih telefonih, električna
energija v vsakem domu, presežki v proizvodnji električne energije, pripravljenost
uporabnikov na polnjenje elektronskih naprav ter ne nazadnje želja potrošnikov po
razkazovanju svoje ekološke naravnanosti. Moje mnenje je, da je razvoj električnih vozil
dandanes na točki kjer je bil računalnik v 80. Letih 20.stoletja. Podatki za leto 2012
prikazujejo, da kar 51% svetovne populacije živi v mestih z več kot 2000 prebivalci, v
Sloveniji 50%. Ravno v mestih pa se najbolj čuti onesnaženost zraka, kar je predvsem
posledica uporabe vozil z notranjim izgorevanjem . Prepoved vozil z notranjim
izgorevanjem v mestih bi občutno pripomogla k uveljavitvi električnih vozil, trenutno
predvsem za uporabo v mestih zaradi njihovega omejenega dosega. Nivo smoga v mestih bi
se brez dvoma občutno zmanjšal z njim pa tudi povezane zdravstvene težave in bolezni.
60
9 Pravni temelji na področju reciklaže izrabljenih
akumulatorjev
Na področju ravnanja z odpadnimi baterijami in akumulatorji je bila 6. septembra 2006
sprejeta direktiva 2006/66/ES Evropskega parlamenta in Sveta, s tem pa se je poostril
nadzor nad dajanjem v promet, nastajanjem, zbiranjem in predelavo baterij in
akumulatorjev ( v nadaljevanju BA ), v vseh državah članicah.
»Direktiva glede na namen uporabe razlikuje tri tipe baterij in akumulatorjev ( v
nadaljevanju BA ). Prenosne, med katere spadajo vse zapečatene BA, namenjene uporabi v
gospodinjstvu, industrijske, ki se uporabljajo v industriji in storitvenih dejavnostih ter
avtomobilske akumulatorje, ki se uporabljajo za avtomobilski zaganjalnik, osvetlitev ali
napajanje za vžig.« (Černuta, 2010: 2).
9.1 Proizvodnja in distribucija BA
»Kako se ravna z odpadnimi BA po izteku njihove življenjske dobe je v glavnem odvisno od
proizvajalcev, zato tako Direktiva, kot tudi Uredba o ravnanju z baterijami in akumulatorji
ter odpadnimi baterijami in akumulatorji ( Ur.l. RS, št. 3/10; v nadaljevanju : Uredba ),
pogojujeta proizvodnjo in prodajo BA v smislu zmanjševanja vsebnosti nevarnih snovi,
možnostjo odstranjevanja BA iz električnih elektronskih naprav ter obveščanja in
ozaveščanja končnih uporabnikov o ravnanju z odpadnimi BA.« (Černuta, 2010: 2)
Vsebina dovoljenih nevarnih snovi v BA je omejena z odstotkom, glede na celotno neto
maso produkta. Maksimalna še dovoljena količina živega srebra v BA je 0,0005%, kadmija
pa 0,002%.
Ta omejitev pa ne velja za baterije in akumulatorje, ki zagotavljajo delovanje varnostnih
in alarmnih sistemov, medicinske opreme in brezžičnega električnega orodja.
»Vsi BA, ki vsebujejo svinec, živo srebro ali kadmij, morajo biti označeni z znakom za
ločeno zbiranje ( prečrtan zabojnik za odpadke ), pod katerim se nahaja simbol kemijskega
elementa.« (Černuta, 2010: 2)
V Direktivi in Uredbi je določeno, da morajo biti vse pravne osebe, ki kot prve dajejo BA v
61
promet v Republiki Sloveniji, vpisane v evidenco proizvajalcev ( pridobitelji in uvozniki ),
ki jo vodi pristojno ministrstvo. Proizvajalci so primorani zagotoviti zbiranje in predelavo
odpadnih BA v okviru individualnega ali skupnega načrta, obveščanje končnih uporabnikov
ter financiranje vseh stroškov povezanih z navedenimi aktivnostmi.
9.2 Ravnanje z odpadnimi industrijskimi in avtomobilskimi BA
»Zakonodajne obveznosti proizvajalcev, distributerjev in končnih uporabnikov se
razlikujejo glede na to ali gre za ravnanje s prenosnimi, industrijskimi ali avtomobilskimi
BA.« (Černuta, 2010:2)
V Direktivi in Uredbi niso predpisane zbirne kvote za odpadne avtomobilske in industrijske
BA. Vsaj teoretično pa mora biti zbrana in predelana celotna količina, ki je bila dana v
promet, kar je seveda težko dokazljivo, saj imajo produkti kot so BA dolgo življenjsko
dobo.
Končni uporabniki ( pravne osebe ), so primorani vsako oddajo odpadnih BA zabeležiti na
evidenčnih listih, ki jih nato ob prevzemu potrdi pooblaščeni zbiralec.
»Izpolnjevanje obveznosti v okviru individualne sheme je pri avtomobilskih in industrijskih
BA precej enostavnejše v primerjavi s prenosnimi BA.« (Černuta, 2010: 2)
Ta podatek govori v prid električnim vozilom, pod pogojem, da se razvijejo profitni
reciklažni postopki, ki morajo biti cenejši od deponiranj ali nelegalnih načinov odstranitve.
9.3 Zbiranje odpadnih prenosnih BA
»Odpadne prenosne BA imajo izmed vseh tipov najširši spekter končnih uporabnikov in
virov zbiranja. Ciljna količina zbranih prenosnih BA je določena s t.i. stopnjo zbiranja.
Izračunana je na podlagi količine zbranih BA v tekočem letu in povprečni letni količini, dani
v promet v zadnjih treh letih.« (Černuta, 2010: 3)
Države članice Evropske unije so dolžne vzpostaviti učinkovit sistem zbiranja odpadnih
prenosnih BA, da bi se do leta 2012 dosegla 25%, do leta 2016 pa vsaj 45% stopnja zbiranja.
62
Kar pomeni, da bi se v praksi ob realizaciji ciljev leta 2016 morala zbrati in reciklirati
skoraj polovica prenosnih BA, danih v promet v EU.
40,836,7
56,3
36
20,6
5 7
0
10
20
30
40
50
60
AT-14let
NL-10let
BE-9let
DE-6let
FR-4leta
CZ-2leti
PL-2leti
Dosežena stopnjazbiranja (v%)
Graf 8: zbiranje odpadnih prenosnih baterij in akumulatorjev v različnih državah EU (vir:
Gospodarjenje z okoljem, 2010)
Te obveznosti veljajo tako za BA, ki so dani v promet in zbrani kot samostojni produkti, kot
tudi za tiste, ki so dani v promet kot del električne – elektronske opreme in drugih
izdelkov.
Raziskava, ki jo je opravila korporacija Black&Decker je ugotovila, da je 90% vseh
prenosnih BA ( po teži ), danih v promet skupaj z električno elektronsko opremo.
Kar 75% vseh prenosnih BA je namenjeno za uporabo v ročnih orodjih, mobilnih telefonih in
prenosnih računalnikih. Po kemijski sestavi so to izključno nikelj-kadmijevi, nikelj-
metalhidridni in litij-ionski akumulatorji.
Točno ti podatki pa imajo ključni pomen za točen izračun dejanske stopnje zbiranja. Če v
izračunu ne bi upoštevali še prenosne BA v napravah , ki so bili dani v promet, kljub temu
pa zbrani in predelani, bo minimalna zbirna stopnja določena v Direktivi in Uredbi
dosežena na enostaven, vendar zavajajoč način.
63
9.4 Organizacija zbiranja BA v Sloveniji
V evropskih državah so vodilni proizvajalci prenosnih BA ustanovili združenja, ki vodijo
aktivnosti povezane z zbiranjem izrabljenih prenosnih BA.
Ta združenja skrbijo za večji nadzor nad distribucijskimi kanali, izvajajo prepoznavne
kampanje obveščanja in ozaveščanja končnih uporabnikov, ustvarjajo enotno opremljena
in označena zbirna mesta ter skrbijo za boljši nadzor nad izvajalci zbiranja in predelave.
V Sloveniji zaradi zelo majhnega tržišča proizvajalcev BA praktično ni. Prevladujejo
pridobitelji oz. uvozniki, ki nimajo interesa ter ustreznega kadra za aktivno participacijo
pri ekoloških aktivnostih.
Model EPBA, je teoretično usklajen z odločbami Uredbe, ampak se v Sloveniji praktično ne
izvaja na način kot se v drugih evropskih državah.
Razlogi za to so sledeči: slabo prenesena Direktiva v slovenski pravni red, pomanjkanje
strokovnega znanja ljudi na pristojnih ministrstvih, nezadosten inšpekcijski nadzor, itd. Na
ta račun se zavezanci izogibajo svojih odgovornosti, predvsem stroškov, ki so jih dolžni
plačevati v povezavi z vzpostavitvijo in delovanjem sheme zbiranja. V skoraj vseh
evropskih državah je bil sistem zbiranja in predelave izrabljenih BA vzpostavljen, še pred
obstojem pravne podlage. Rezultat odlašanja v Sloveniji je nepregleden nadzor nad
prodajo in zelo majhna količina zbranih in predelanih izrabljenih prenosnih BA.
V Sloveniji bi se v bližnji prihodnosti lahko ponovila podobna situacija kot pred leti in sicer
ko je država morala plačati kazen zaradi nedoseganja kvot zmanjševanja količine
toplogrednih plinov z razliko, da sedaj ne dosega predpisanih zbirnih kvot za izrabljene BA.
9.5 Učinkovitost predelave
Iz ekonomskega vidika je pomembno, da se pridobiva reciklirane materiale čim boljše
kakovosti, kar je povezano s ceno na borzi.
»Predelovalci morajo za opravljanje dejavnosti pridobiti IPPC dovoljenje in dosegati
učinkovitost recikliranja, ki jo predpisuje Direktiva za posamezne kovine, katere se
nahajajo v odpadnih BA.« (Černuta, 2010: 5)
64
»Stopnja recikliranja se razlikuje glede na kemijsko sestavo in je enaka za prenosne,
industrijske in avtomobilske BA:
- Stopnja recikliranja 65% glede na povprečno maso svinčevih baterij in baterij in
akumulatorjev s kislino, vključno z recikliranjem svinca v baterijah in
akumulatorjih v največjem možnem obsegu, ki je tehnično izvedljivo brez
čezmernih stroškov
- Stopnja recikliranja 75% glede na povprečno maso nikelj–kadmijevih baterij in
akumulatorjev, vključno z recikliranjem kadmija v baterijah in akumulatorjih v
največjem možnem obsegu, ki je tehnično izvedljivo brez čezmernih stroškov, in
- Stopnja recikliranja 50% glede na povprečno maso drugih odpadnih baterij in
akumulatorjev.« (Černuta, 2010: 5)
»To v praksi pomeni, da nosilec sheme ( skupnega načrta ravnanja z odpadnimi BA ) v
Sloveniji ne more pridobiti dovoljenja od pristojnega ministrstva za opravljanje dejavnosti,
dokler njegovi pooblaščeni zbiralci oz. pogodbeni partnerji ne zagotavljajo stopnje
recikliranja, ki jo predpisujeta Direktiva in uredba.« (Černuta, 2010: 5)
Glede na to, da je investicija v sodobno sortirnico odpadnih BA rentabilna le, če se v njej
letno obdela vsaj 2000 ton odpadnih BA, v Sloveniji pa je letno danih v promet 750 ton
prenosnih BA od tega se ji zbere manj kot 10%. Ker ni za pričakovati, da bi se privatni
sektor odločil za investicijo v takšen obrat bo to potezo morala narediti država.
65
10 Ekološka kriminaliteta
»Ekološka kriminaliteta je vsako začasno ali trajno pravno opredeljeno odklonsko ravnanje,
ki povzroča kakršno koli obliko škode okolju, ali prekine za okolje značilne naravne
spremembe.« (Meško, Sotlar in Eman, 2012: 38)
Slika 28: ekološka kriminaliteta (http://www.dolcedolce.com)
Storilec je lahko kdor koli oziroma vsakdo izmed nas ( podjetja in korporacije, interesne
skupine, organizacije, posameznik, država ).
»Posebnost ekološke kriminalitete so žrtve, ker so poleg ali neposredno prek okolja (
biotskih in abiotskih naravnih elementov ) ogroženi tudi ljudje.« (Meško et al., 2012: 38)
»Človeštvo ne more obstajati izven narave, a izhaja iz narave in mora ostati skladno ter v
neposrednem stiku z njo, da ne bi izumrlo.« ( Pečar v Meško et al., 2012: 37)
66
»Ekološka kriminaliteta zaradi poškodovanja in uničenja naravnega okolja predstavlja
grožnjo nacionalni varnosti. Pri odzivanju na ekološko kriminaliteto država uporablja
represivne in preventivne ukrepe in metode.« (Meško et al., 2012: 83)
»Glavni problem ekološke kriminalitete je ta , da običajno ne vpliva neposredno na varnost
posameznika, družbe in države. Dejanja ali posledice ekološke kriminalitete motijo
ravnovesje v okolju in tako ogrožajo varnost na nekem državnem ali meddržavnem
območju.« (Meško et al., 2012: 85)
Določena ekološka kriminaliteta je resnično tempirana bomba z časovnim zamikom, recimo
v primeru uporabe kovinskih sodov za shranjevanje nevarnih snovi ( reki Krupa in Bistra ) le
ti po določenem času razpadejo ter začnejo spuščati velike količine nevarnih snovi v okolje
naenkrat. V primeru težkih kovin pa se le te v okolje izločajo zelo počasi ter v majhnih
količinah prehajajo v prehrambeno verigo in se nato v izpostavljenih ljudeh počasi
bioakumulirajo ter začnejo povzročati resne zdravstvene probleme.
»Brack (2002) navaja, da se ekološka kriminaliteta zgodi, ko posamezniki, skupina ljudi ali
podjetja ( naklepno ) zaradi njihovega udobja, dobička ali moči kršijo zakonodajo in
pravila, ki urejajo področje varovanja okolja.« (Brack v Meško et al., 2012: 210)
»S pravnim varstvom okolja so pred človekovimi posegi varovani prst, zrak, voda ter
rastlinski in živalski svet. Prav tako se odpravlja že povzročena škoda in preprečuje
morebitna povzročitev novih poškodb oziroma ogrožanja okolja ter nastala škoda.« (Meško
et al., 2012: 210)
67
Slika 29: ekološki umor (http://plushappypeople.files.wordpress.com)
»Za delovanje sistema varstva okolja je odgovorna država. Država to funkcijo uresničuje s
sprejemanjem zakonskih in podzakonskih aktov, ki zagotavljajo spoštovanje osnovnih
človeških vrednot, poleg tega pa dopuščajo delovanje vseh družbenih področij.« (Meško et
al., 2012: 210)
»Pravno varstvo okolja ima dve nalogi:
- imeti mora sposobnost realnega delovanja, kar pomeni , da mora učinkovito
obvladovati številne probleme in uravnavati med seboj konkurenčne interese s
splošnimi zahtevami ( gospodarski razvoj in stabilnost, visoka raven zaposlenosti,
tehnološki napredek, socialna varnost )
- Poleg pravnega varstva okolja, ki mora združevati preventivne, represivne in
»reparacijske« funkcije, pa je to delovanje države nujno potrebno podpreti tudi
s spodbujanjem in oblikovanjem ekološke etike, saj je brez ozaveščenosti
državljanov še tako dobro pravno varstvo okolja zelo hitro neučinkovito.« (Meško
et al., 2012: 210-211)
68
»Kazenskopravni sistem ima zelo pomembno vlogo pri odzivanju na pojave ekološke
kriminalitete, saj le dosledno izvrševanje kazenskega pregona zagotavlja varstvo okolja.«
(Meško et al., 2012: 211)
Večina dejanj ekološke kriminalitete izhaja iz koristoljubnosti.
Eden najbolj izstopajočih problemov pri ekološki kriminaliteti so obseg storjenih kršitev in
videz oziroma velikokrat dolgotrajna neopaznost povzročenih posledic oziroma
dokazovanje protipravnosti storjenega dejanja v kazenskem postopku. Pri ekološki
kriminaliteti gre za dejanje, ki pušča za seboj oddaljene in nepredvidljive posledice, zato
je težko dokazati obstoj neposredne nevarnosti in še težje dokazati vzročno zvezo in krivdo
storilca. Prav tako obstaja velika verjetnost zastaranja storjenega kaznivega dejanja.
10.1 Kriminalistična preiskava kraja ekoloških kaznivih dejanj
»V praksi se preiskava ekološke kriminalitete začne z ogledom kraja onesnaženja.« (Meško
et al., 2012: 234)
Ogledi krajev onesnaženj so le redko delo policije, ker policija na tem področju nima
dovolj znanj, s katerimi bi pri vsakem ogledu zanesljivo opravila delo in to brez nevarnosti
za preiskovalce.
Kriminalistična policija s kriminalistično tehniko opravlja oglede krajev onesnaženj, ki so
nezapletenega značaja, pri bolj kompleksnih primerih pa si lahko pomaga z mobilnim
laboratoriji akreditiranih zavodov.
V praksi je bolj pogosta uporaba kriminalistične tehnike, ki v takšnih primerih neznano
snov vzorči, hkrati pa s svojimi rednimi postopki poskuša zavarovati materialne dokaze, ki
bi povezali odvržen material z osebo, ki je dejanje povzročila.
Po mnenju avtorjev bi bilo najbolje če bi policija na ogledu kraja onesnaženja za postopek
vzorčenja nevarne snovi uporabila zunanjo institucijo kot je gasilska brigada, ekološki
laboratorij z mobilno enoto ali pa bataljon za jedrsko, radiološko, kemično in biološko
obrambo Slovenske vojske.
Pravna dilema, ki se pojavi ob uporabi zgoraj navedenih zunanjih institucij za preiskovalne
namene je, da so vse vključene v sistem zaščite in reševanja ter niso predvidene za
69
preiskovalne namene.
Po podpisu pogodbe bi bilo z zunanjo institucijo potrebno opraviti skupno usposabljanje,
kjer bi jih kriminalistični tehniki poučili o postopkih dokazovanja za potrebe kazenskega
prava in o sledeh.
10.2 Situacijsko preprečevanje ekološke kriminalitete
Situacijsko preprečevanje kriminalitete, za razliko od tradicionalnih metod, vključuje
analizo dejanskega stanja in vključuje čim večje število kreativnih strategij.
Cilj situacijskega preprečevanja kriminalitete ni v odpravljanju vzrokov kaznivih dejanj
zoper okolje, ampak poskuša te težave rešiti zelo pragmatično in s konkretnimi dejanji.
»Situacijsko preprečevanje kriminalitete je v kombinaciji z večjim zavedanjem ljudi glede
kaznivih dejanj in drugih oblik ogrožanj zelo učinkovita oblika preprečevanja nezaželenega
( deviantnega ) vedenja.« (Meško et al., 2012: 301)
Stopnja zavesti večine ljudi igra tu ključno vlogo pri uspešnosti situacijskega preprečevanja
kriminalitete. Policija že lep čas uporablja to metodo v praksi, z zbiranjem anonimnih
obvestil, torej z pomočjo prebivalstva rešijo največ primerov kaznivih dejanj.
Situacijsko preprečevanje kriminalitete se osredotoča na kriminaliteto in situacije, v
katerih se kriminaliteta zgodi, namesto, da bi se osredotočalo na storilca. To pa temelji na
osnovni ideji situacijskega preprečevanja kriminalitete, da so situacije bolj predvidljive
kot pa posamezniki.
»Glavni predstavnik situacijskega preprečevanja kriminalitete ni kazenskopravni sistem,
temveč mešanica različnih javnih in zasebnih organizacij, kot so šole, trgovske družbe,
prevozna podjetja in drugo.« ( Clarke v Meško et al., 2012: 303)
Najpomembnejša sta preventiva in ozaveščenost ljudi. V javnih organizacijah kot je šola se
učimo kaj je prav in kaj narobe, da lahko kasneje v življenju kot zaposleni v raznih
zasebnih organizacijah kot so zgoraj navedene trgovske družbe in prevozna podjetja,
sprejemamo zavestne odločitve, saj se zavedamo posledic svojih dejanj.
Zgodovina je že večkrat pokazala, kako velik vpliv ima lahko posameznik na njen potek.
Bodimo zgled ne pa del problema.
70
»Ljudje so ukrepe za situacijsko preprečevanje kriminalitete v obliki ključavnic in drugih
fizičnih ovir uporabljali že preden smo jih sploh poimenovali.« (Meško et al., 2012: 303)
Slika 30: stara metoda situacijskega preprečevanja kriminalitete (vir: http://us.123rf.com)
Ljudje so že od nekdaj poznali načine kako zavarovati svoje stvari in posest. Marsikdo pa
ne dojame, da je skrb za pašnike, travnike, gozdove zunaj njihove ograde tudi njihova
odgovornost, odgovornost vsakega človeka za prihodnost človeštva.
Nemogoče pa je zakleniti naravo in jo zaščititi pred ljudmi, ki že obstajajo in živijo znotraj
sistema/ograje. Nadzorne kamere morajo obstajati v očeh ljudi, ki bivajo v naravi, njihova
zavest pa mora biti na stopnji, da ne bodo pogledali stran ali pa sprejeli podkupnine.
71
10.2.1 Praktična uporaba tehnik situacijskega preprečevanja kriminalitete
»Prenos tehnik situacijskega preprečevanja kriminalitete na kazniva dejanja zoper okolje
vključuje osnovno načelo situacijskega preprečevanja kriminalitete: zmanjšanje števila
kaznivih dejanj z oblikovanjem modelov, ki odpravljajo možnosti za storitev kaznivih
dejanj ( obnovitev strategij, ki bi v posameznih podjetjih preprečile storitev kaznivih
dejanj; izboljšava učinkovitosti zaradi vse večjega poznavanja storilčevih lastnosti in
zaradi boljšega tehničnega usposabljanja ).« (Meško et al., 2012: 325)
»Analiza ekološke kriminalitete v Sloveniji je potrdila, da se v boju proti KD zoper okolje
ne smemo obnašati reaktivno, temveč proaktivno.« (Meško et al., 2012: 325)
Primer takšnega proaktivnega odziva je uporaba teorije preprečevanja kriminalitete, kjer
opravimo analizo na vsakem konkretnem in nerešenem primeru ali problemu, še preden
oblikujemo in sprejmemo kakršen koli preventivni ukrep.
»Da bi lahko pripravili učinkovite ukrepe za situacijsko preprečevanje kriminalitete, je
pred praktično uporabo tehnik za situacijsko preprečevanje ekološke kriminalitete
potrebno v skladu z standardno metodologijo vsakega projekta situacijskega preprečevanja
kriminalitete izvesti vseh pet stopenj raziskovanja, ki jih predlaga Clarke:
1. Zbiranje podatkov o naravi in obsežnosti problema
2. Analiza situacijskih pogojev, ki dovoljujejo ali celo omogočajo storitev kaznivega
dejanja
3. Sistematična preučitev razpoložljivih sredstev, da bi preprečili priložnosti za ta
kazniva dejanja, vključno z analizo stroškov
4. Izvajanje najbolj obetavnih, izvedljivih in stroškovno učinkovitih ukrepov
5. Spremljanje rezultatov in širjenje izkušenj.« (Clarke v Meško, 2012: 325-326 )
Z uporabo ukrepov za situacijsko preprečevanje kriminalitete lahko dosežemo vidne
rezultate in zavarujemo okolje, v katerem živijo ljudje, vse do trenutka, ko bo človeštvo
spoznalo, da so potrebne radikalne družbene spremembe, ki se začnejo pri spoštljivem
odnosu do okolja vsakega posameznika kot člana družbe.
Človeštvo kot celota najverjetneje ne bo nikoli spoznalo nekega pojma kot je spoštljiv
odnos do okolja, to se bo moralo zgoditi v vsakem človeku posebej in ko se bo to zgodilo v
72
zadostnem številu ljudi se bo to začelo odražati v praksi s kakšno izjemo tu pa tam. Ključ
za uspeh situacijskega preprečevanja kriminalitete je prav v ljudeh, tako storilcih kot tudi
v vseh ostalih, zato brez zavestnega življenja, ravnanja in ukrepanja ljudi tudi teorija
situacijskega preprečevanja kriminalitete ne more zaživeti v praksi.
Pohlep temelji na nezavestnem egoizmu ljudi, posledica takšnega stanja pa ima lahko za
človeštvo zelo neprijetne posledice.
Kot kaže bo največji problem električnih vozil v tem, da jih bodo proizvajalci zopet
poskušali prodati v čim večjem številu, jih izdelati z napako, izdajati vedno novejše
modele na trg z vedno boljšimi baterijami, kar bo spodbujalo kupce, da tako kot mobilne
telefone zamenjajo svoj električni avto za novejšega, boljšega...itd. Na koncu bo stanje
zelo podobno trenutnemu če se ne bo spremenila zavest potrošnikov/ljudi.
10.3 Organizirana ekološka kriminaliteta
Je ena od mnogih vrst ekološke kriminalitete, ki se od ostalih razlikuje v tem, da so glavni
igralci v organizirani ekološki kriminaliteti nelegalne skupine, ki jih je težje preganjati kot
pa vsem vidne korporacije ali države, čeprav z njimi mnogokrat sodelujejo.
»Organizirano ekološko kriminaliteto lahko definiramo kot: dejavnosti strukturiranih
skupin, ki v želji po pridobitvi čim večjih materialnih koristi izvajajo dejavnosti, ki
neposredno ogrožajo človeka in naravo, pri tem pa se poslužujejo groženj, nasilja,
podkupovanja in izsiljevanja.« (Meško et al., 2012: 340)
Kriminalne mreže organizirane ekološke kriminalitete segajo v vrhove velikih korporacij,
gospodarskih družb in političnih voditeljev.
Ker količina proizvedenih odpadkov vsako leto narašča, je na uradnih odlagališčih vse manj
prostora za shranjevanje teh odpadkov.
»V trgovini z odpadki je vrzel med legalno ponudbo in povpraševanjem po odstranjevanju
in procesiranju odpadkov zapolnila organizirana kriminaliteta.« (Meško et al., 2012: 345)
Prepovedano trgovino z odpadki, obstaja, ker se proizvajalci želijo izogniti visokim
stroškom odstranjevanja odpadkov in ker obstaja želja po zaslužku tistih, ki se nelegalno
znebijo odpadkov na črnih odlagališčih.
73
V osemdesetih letih so bili stroški odstranjevanja nevarnih odpadkov v zahodnih državah
med 100 in 2000 USD, medtem pa so v Afriki znašali med 2,5 in 50 USD.
Zaradi nepravilnega odlaganja in reciklaže teh odpadkov so države leta 1989 sprejele
Baselsko konvencijo o prehodu nevarnih odpadkov preko ter o nadzoru njihovega
odstranjevanja.
Razviti svet kljub temu še danes izvaža večino svojih nevarnih odpadkov v države v
razvoju, ker imajo te države pomanjkljivo okoljevarstveno zakonodajo in ker nujno
potrebujejo denar.
Organizirana kriminaliteta v trgovini z nevarnimi odpadki izvaja transport in predelavo ali
shranjevanje nevarnih odpadkov, ki so po večini proizvod zakonito delujočih podjetij. Ta
podjetja pa so zato soodgovorna za obstoj in delovanje nezakonite trgovine z odpadki.
Strah, da bi v države v razvoju odvažali svinčene akumulatorje je odveč, pa ne zaradi
njihove velike teze ampak ker je njihova reciklaža profitna. Kako pa je z vsemi drugimi
baterijami in baterijskimi akumulatorji, ki ne vsebujejo vrednih kovin ali pa imajo
kemijsko sestavo za katero ne obstaja reciklažni postopek? Vsak večji proizvajalec tekmuje
na trgu z drugačno kemijsko sestavo svojih izdelkov, s čimer skuša pridobiti prednost pred
konkurenco, kar pa zelo otežuje postavitev reciklažne infrastrukture, saj je za specifično
kemijsko sestavo baterij potreben drugačen postopek reciklaže. V končni fazi pa reciklaža
velikokrat predstavlja večji strošek od vrednosti kovin, ki bi jih dobili po zaključku
reciklaže.
Večina manjših baterij je integrirana v raznorazne elektronske naprave zato lahko za njih v
najboljšem primeru pričakujemo lokalno deponiranje, v najslabšem pa prevzem, transport
in nelegalna odstranitev s strani organiziranih kriminalnih združb. Tudi zbirni centri se
bodo brez dvoma znašli v skušnjavi, saj se bo cena deponiranja ( v odsotnosti reciklažne
infrastrukture ) nevarnih izdelkov kot so baterijski akumulatorji brez dvoma občutno
razlikovala med deponijo in tisto, ki jo bodo ponudila organizirana kriminalna združenja.
Pri večjih baterijskih akumulatorjih, kot so tisti iz vozil na baterijski pogon, kupci ne bodo
odgovorni za njihovo oddajo na zbirni center saj jih bodo imeli le v najemu, lastnik pa bo
se vedno proizvajalec, ki bo dolžan izrabljeni baterijski akumulator prevzeti in ga primerno
odstraniti. Upamo lahko, da bo kapitalistična usmerjenost teh korporacij poskušala imeti
čim manjše izgube z tako dragimi elementi električnih vozil, kot so baterijski akumulatorji
in bo zato razvila reciklažne postopke za svojo specifično baterijsko kompozicijo z
namenom povrnitve cim večje količine dragih kovin in materialov.
74
11 Zaključek
V končni fazi ne verjamem, da lahko človeštvo uniči zemljo preden bo zemlja uničila
človeštvo. Zakon o konzervaciji energije govori o neuničljivosti energije in poudarja, da
energija vedno le spremeni svojo obliko tako kot oblak ne nastane iz nič in se tudi ne
povrne v nič ampak le spremeni svojo obliko. Zato zemlje in ostale materialne pojave na
njenem površju ne more nihče spremeniti v nič, vse njene surovine in elemente ni mogoče
ukrasti, saj jih ni možno nikamor odnesti. Vse je nastalo iz nje in vse se bo v njo povrnilo,
tako kot se avto ali akumulator sčasoma povrne nazaj v isto obliko-element (kovinski oksid,
rudo ) iz katerega je nastal, tudi brez prisotnosti/delovanja človeka. Reciklaža je naravni
fenomen, ki ga človeštvo zgolj imitira. Ista usoda čaka vse stvari, ki jih je ustvarilo
človeštvo, sčasoma se bo vse povrnilo v isto obliko iz katere je vse nastalo.
Vse dokler pohlep vodi dejanja ljudi, ki nato zaradi enako deviantnega sistema ostanejo
nekaznovani, bo napredek človeštva šel v istem tempu naprej proti negotovi prihodnosti.
Vendar je v moči vsakega posameznika, da stvari obrne na bolje. Torej začnimo z
spremembo pri sebi, z zavestnim in odgovornim načinom življenja.
12 Verifikacija predpostavk
1. Zakonodaja na področju reciklaže je učinkovita ne drži.
Nujno potrebna je natančna opredelitev obveznosti vseh udeležencev in prenos praktičnih
rešitev drugih evropskih držav v slovenski pravni red, kot tudi večji nadzor in kaznovanje
kršiteljev. Tudi nadzor pri prodaji je premalo dosleden, predvsem pri vodenju evidenc
baterij in akumulatorjev, ki so bili dani v promet v Republiki Sloveniji, ter pri nadzoru nad
vsebnostjo nevarnih snovi in predpisanih označb na izdelkih.
Iz organizacijskega vidika, bi moralo zaradi majhnosti trga v Sloveniji, ravnanje z
baterijami in akumulatorji potekati v sklopu ene skupne sheme.
Za zbiranje izrabljenih baterij in akumulatorjev bi bilo optimalno, če bi se jih prevzelo
skupaj z ostalimi ločevalnimi odpadki, saj bi s tem zmanjšali dodaten vpliv transporta na
okolje.
75
Preslabo je tudi obveščanje in ozaveščanje končnih uporabnikov, saj manjkajo
vseslovenske kampanje z enako grafično podobo ter opremljenostjo zbirnih mest. Najboljši
dolgoročni učinek pa bi lahko dosegli z zbiranjem in ozaveščanjem v šolah in drugih
izobraževalnih ustanovah.
2. Količine baterij in akumulatorjev se povečujejo drži.
Velikost globalnega trga baterij in akumulatorjev se meri v letnih prihodkih, ki so za leto
2009 znašali 47,5 milijarde dolarjev. Strokovnjaki temu trgu napovedujejo 6-8% letno rast,
vrednost trga pa naj bi v letu 2015 dosegla 74 milijard dolarjev. Delež primarnih baterij je
na trgu v letu 2009 predstavljal 23,6% napovedi pa kažejo na njegov upad do leta 2015 in
sicer za 7,4%. Sekundarne baterije so v letu 2009 zavzemale 76,4% delež trga, ki pa naj bi
se povečal na 82,6% v letu 2015.
3. Izrabljene baterije in akumulatorje brezplačno zbirajo prodajalci drži.
Po direktivi in Uredbi so vsi proizvajalci ( tudi pridobitelji in uvozniki ) odgovorni za
zagotavljanje zbiranja in predelave izrabljenih BA v okviru individualnega ali skupnega
načrta ter financiranje vseh stroškov povezanih z navedenimi aktivnostmi.
4. Reciklaža izrabljenih baterij in akumulatorjev občutno zmanjša vpliv na okolje drži.
Z zbiranjem in reciklažo izrabljenih baterij in akumulatorjev preprečimo vstop 98% njihove
teze v okolje. Emisije od proizvodnje baterijskih kovin iz recikliranih materialov so manjše
( 10-100krat ) v primerjavi z emisijami proizvodnje iz surove rude. Po podatkih podjetja
Valdi pri predelavi 10000 ton AlMn in Zn-C baterij, v primerjavi s proizvodnjo novih
materialov nastane 5000-8000 ton manj toplogrednih plinov. Prihranek energije pa je med
40 in 60 Gwh, kar pokrije letno porabo 15000 gospodinjstev. Iztržek materialov pri reciklaži
Ni-Cd baterij je večji od 99%, svinčenih baterij 90%, medtem ko je ta nivo nekoliko nižji (
80-90% ) pri alkalnih, Ni-Mh in Li-ion baterijah. Četudi za obstoječe BA se ne obstajajo
reciklažni postopki z popolnim izkoristkom, je reciklaža tako iz finančnega kot tudi iz
okoljevarstvenega vidika, se vedno najboljša možnost.
76
13 Uporabljeni viri
Anderson, C. D. in Anderson, J. (2010). Electric and hybrid cars. Jefferson, North Carolina,
and London: McFarland & Company, Inc., Publishers.
Ashraf, M., Ozturk, M. in Ahmad, M. S. A. Plant adaptation and phytoremediation.
Springer Dordrecht Heidelberg London New York: Springer science
Banfalvi, G. (2011). Cellular effects of heavy metals. Springer Dordrecht Heidelberg
London New York: Springer science
Černuta, U. (2010). Učinkovito ravnanje z odpadnimi baterijami in akumulatorji.
Gospodarjenje z okoljem, 74, 2-5.
Dell, R. M. in Rand, D. A. J. (2001). Understanding batteries. Angljija: The Royal Society of
Chemistry.
Husain, I. (2010). Electric and hybrid vehicles design fundamentals. United States: CRC
Press
Kiehne, H . A . (2003). Battery Technology Handbook. United States: CRC Press
Larminie, J. in Lowry, J. (2003). Electric Vehicle Technology Explained. Anglija: John
Wiley & Sons Ltd.
Linden, D. in Reddy, T. (2002). Handbook of batteries, third edition. United States:The
McGraw-Hill Companies, Inc.
Mackova, M., Dowling, D. in Macek, T. (2006). Phytoremediation and rhizoremediation.
Nizozemska: Springer
Meško, G., Sotlar, A. in Eman, K. (2012). Ekološka kriminaliteta in varovanje okolja.
Ljubljana: Fakulteta za varnostne vede.
Pistoia, G. (2008). Battery operated devices and systems. Amsterdam: Elsevier Science
Pistoia, G., Wiaux, J. -P. in Wolsky, S. P. (2001). Used battery collection and recycling.
Nizozemska: Elsevier
Sinha, R. K. (2008). Environmental Biotechnology. Indija: Aavishkar Publisher Distributors
Stamets, P. (2005). Mycelium running. United States: Ten Speed Press
