۱٫ معرفی
بیشتر باتری‌های قلیایی و Zn-C که به عنوان منبع انرژی برای دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند، یکبار مصرف نیستند. در سال های اخیر در اکوادور مصرف باتری افزایش یافته است. مطالعه ای در اکوادور در سال ۲۰۲۰ نشان داد که جمعیت ملی ۱۶٫۸ میلیون نفری ۱۷ میلیون باتری مصرف می کنند که نشان دهنده مصرف سرانه ۱٫۰۶ کیلوگرم است.
-۱. تنها ۱٫۵۳ میلیون از این باتری ها قابل شارژ بودند (۹٫۰۶٪) [
۱]. تخمین زده می شود که ۷۸٫۱۵ درصد از جمعیت باتری ها را در زباله های معمولی دور می اندازند، ۶٫۰۸ درصد آنها را می سوزانند یا دفن می کنند، ۵٫۹۵ درصد آنها را در خانه خود نگهداری می کنند و تنها ۸٫۲۱ درصد آنها را در مرکز جمع آوری مناسب می گذارند. این روش دفع منجر به تجمع باتری ها در محل های دفن زباله شهری و مشکلات آلودگی به ویژه در منابع آب و خاک به دلیل شیرابه های حاوی فلزات سنگین می شود. [
۲,
۳,
۴].
مؤسسه استانداردسازی اکوادور (INEN) تعیین می کند که باتری های مستعمل در اکوادور باید طبق استاندارد INEN 2534 به متخصصان مجاز توسط وزارت محیط زیست یا AAAR (مرجع اجرای مسئول محیط زیست) تحویل داده شوند. فرآیندی که باید از جمع آوری تا بازیافت دنبال شود نیز توسط INEN تشریح شده است [
۵]. با این حال، بر خلاف اروپا، که در آن دستورالعمل‌ها دور انداختن باتری‌ها را از طریق سوزاندن یا تخلیه ممنوع می‌کنند، هیچ قانونی در اکوادور وجود ندارد که این روش‌ها را ممنوع کند. [
۶]. در شهر کوئنکا، اگرچه EMAC یک شرکت عمومی مسئول جمع آوری زباله است، اما فاقد ابتکار عمل برای جمع آوری باتری ها جدا از سایر انواع زباله است. در این راستا، ETAPA EP (شرکت دولتی مسئول تصفیه و توزیع آب) مسئولیت جلوگیری از آلودگی باتری ها به منابع آب آشامیدنی و تصفیه خانه فاضلاب را بر عهده گرفته است. با این حال، عمل آن محدود است [
۷]. نقاط جمع آوری EP ETAPA تقریباً ۳۵-۴۰ کیلوگرم باتری در هر ماه جمع آوری می کند. پس از انجام یک فرآیند تثبیت، باتری ها محدود می شوند [
۷]. این استراتژی مستلزم مشکلات لجستیکی مانند کمبود فضا و خطرات بالقوه از جمله امکان شسته شدن فلز به دلیل سیل است.
یک برنامه مدیریت ضایعات موثر باید با هدف ارائه باتری‌ها با یک تصفیه نهایی که باید از نظر زیست‌محیطی پایدار و مقرون‌به‌صرفه باشد، باشد. یک باتری قلیایی معمولی شامل یک آند روی و یک کاتد اکسید منگنز با چگالی بالا است.
در مقابل، باتری‌های Zn-C عمدتاً از روی ساخته شده‌اند و پس از آن از روی ساخته شده‌اند
. سپس از این ترکیب می توان حدود ۳۳ درصد روی و ۲۹ درصد اکسید منگنز را بازیافت کرد و به عنوان ماده اولیه صنعت استفاده کرد. [
۸]. برخی از نویسندگان حتی موفق به بدست آوردن اکسید روی از باتری های Zn-C شده اند. به عنوان مثال، یک مطالعه از اسید سولفوریک (
) برای شستشوی کاهنده و رسوب انتخابی با NaOH در pH 10 [
9]. در مقابل، دیگری از مایع یونی برای تصفیه شیرابه باتری استفاده کرد [
۴]. علاوه بر این، مطالعه سوم از روش‌های استخراج با حلال، رسوب الکتریکی و رسوب استفاده کرد [
۱۰].
در حال حاضر، تولید اکسید روی عمدتاً به فرآیندهای شیمیایی متکی است که از روی به عنوان ماده خام استفاده می کند. متأسفانه، روی اغلب در کنار فلزات دیگر، به ویژه سرب، استخراج می شود که منجر به آلودگی قابل توجهی با فلزات سمی در خاک، آب و رسوبات معادن سرب و روی می شود. [
۱۱]. فعالیت های معدنی همچنین منجر به انتشار قابل توجهی از فلزات سنگین در محیط می شود و روی به تنهایی در
در مناطق معدنی نزدیک [
۱۲]. نشان داده شده است که چنین انتشاراتی باعث سمیت آب شیرین و انسان دریایی، سمیت زیست محیطی، تخلیه فلزات، اوتروفیکاسیون و آسیب خاک می شود. [
۱۳]. روی یک عنصر ضروری در بدن انسان است. با این وجود، مصرف بیش از حد آن باعث گرفتگی معده، حالت تهوع و استفراغ می شود و قرار گرفتن در معرض طولانی مدت می تواند بر تعادل کلسترول، عملکرد سیستم ایمنی بدن و باروری تأثیر بگذارد. [
۱۲]. علاوه بر این، فلزات سنگینی که در خاک ادغام می‌شوند می‌توانند pH، مواد مغذی و تنوع میکروبی را کاهش دهند، و آنها را برای کشاورزی نامناسب می‌سازند، زیرا به داخل آب‌ها نفوذ می‌کنند. [
۱۲,
۱۴]. چین، بزرگترین تامین کننده روی در جهان، دارای چندین منطقه در کنار معادن با خاک و آب آلوده است که منجر به مشکلات بهداشتی برای ساکنان می شود. [
۱۲]. لهستان همچنین باغات در معادن بسته روی و سرب را با غلظت فلزات در خاک و محصولات بیشتر از استانداردهای کیفیت اروپا آلوده کرده است که منجر به ادغام این آلاینده ها در زنجیره غذایی می شود. [
۱۴]. در اکوادور، مناطق معدنی دارای غلظت بالایی از روی در رودخانه‌های مجاور هستند که سطوح آن از ۵۱۳ تا ۲۶۷۰ متغیر است.
. این به دلیل تخلیه زباله های تولید شده در طی فرآیندهای استخراج طلا و نقره به رودخانه ها است که فلزات سنگین مانند روی را حمل می کنند. [
۱۵]. علاوه بر این، اصلاح اکوسیستم از معادن Zn-Pb می‌تواند تا سقف هزینه داشته باشد
$ [
۱۶].
یکی دیگر از مواد زائد رایج روغن پخت و پز است. اغلب به عنوان غیر توهین آمیز در نظر گرفته می شود. با این حال، دفع ناکافی آن می تواند آسیب قابل توجهی به محیط زیست وارد کند. معمولاً در زهکش ریخته می شود و منجر به آلودگی آب و تصفیه خانه های فاضلاب می شود که به ترتیب بر اکوسیستم و راندمان تصفیه آب تأثیر منفی می گذارد. [
۱۷]. این روغن لایه‌ای روی آب تشکیل می‌دهد که مانع از نور خورشید شده و جذب اکسیژن را محدود می‌کند که منجر به آسیب بیشتر اکوسیستم می‌شود. علاوه بر این، حذف روغن از فاضلاب می تواند گران باشد [
۱۸]. در اکوادور ۵۴ میلیون لیتر روغن دور ریخته شده تولید می شود و ۷۰ درصد از این زباله ها روغن نباتی است. [
۱]. ETAPA EP مسئول جمع آوری و مدیریت این زباله ها برای جلوگیری از آلودگی آب است. با این حال، این اقدام محدود به جمع آوری و نگهداری روغن و در برخی موارد انتقال آن در صورت نیاز فرد یا موسسه است. ذخیره روغن راه حل قطعی نیست زیرا علاوه بر مشکل فضا، مانند باتری ها، خطر نفوذ در جایی که روغن نشت کند نیز وجود دارد. [
۱۹]. با این حال، راه‌هایی برای ارزش‌گذاری مجدد این زباله‌ها وجود دارد، مانند تولید بیودیزل [
۲۰]. این توسط ترانس استریفیکاسیون تولید می شود، جایی که تری گلیسیریدهای روغن پخت و پز استفاده شده با الکل واکنش شیمیایی می دهند و متیل استرهای اسید چرب را تشکیل می دهند. [
۲۱]، دیدن
شکل ۱.
همانطور که در نشان داده شده است
میز ۱ (ورودی های ۱ تا ۴)، تولید بیودیزل به طور گسترده با استفاده از کاتالیزورهای همگن مورد مطالعه قرار گرفته است. مشخصه این نوع واکنش سریع بودن با بازدهی بیش از ۹۰ درصد است. با این وجود، دارای معایبی مانند از دست دادن کاتالیزور و نیاز به خنثی سازی است.
میز ۱ همچنین چندین بررسی در مورد تولید بیودیزل با استفاده از کاتالیزورهای ناهمگن مختلف، همراه با ۱٪ یا کمتر از کاتالیزور را نشان می دهد. نتایج نشان می دهد که واکنش بسیار کارآمد است، با مزیت بازیابی کاتالیزور. با این وجود، واکنش در برخی موارد به دلیل مشکلات توده انتشار کمی کندتر است. یکی از کاتالیزورهای مورد استفاده برای واکنش ترانس استریفیکاسیون، اکسید روی است که در نشان داده شده است
میز ۱ (ورودی های ۶ و ۷). استفاده از اکسید روی باتری های دور ریخته شده و روغن پخت و پز استفاده شده برای تولید بیودیزل می تواند به طور موثر میزان زباله های خطرناک و هزینه های مدیریت آن را کاهش دهد. [
۲۲]. بیودیزل به دلیل مزایایی که دارد، کاندیدای عالی برای جایگزینی سوخت های فسیلی به عنوان یک منبع انرژی پاک است. یکی از اصلی ترین آنها این است که انتشار CO
2CO، هیدروکربن های نسوخته و ذرات در مقایسه با سوخت های فسیلی کمتر است. به همین ترتیب، انتشار SO
2 در طول فرآیند احتراق بیودیزل به دلیل محتوای گوگرد کم در مواد خام بیودیزل کمتر است. این گازهای انتشار یافته عامل اصلی آلودگی جوی هستند. برخی از مزایای دیگر عبارتند از این واقعیت که بیودیزل می تواند از روغن ها و چربی های بازیافتی تولید شود، می تواند به طور مستقیم در موتورهای دیزل استفاده شود و وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش دهد. [
۲۳,
۲۴].
این تحقیق به بررسی فرآیندهای جایگزین می‌پردازد که می‌توانند به درستی روغن‌های آلی شهری و باتری‌های زباله را تغییر دهند، که در حال حاضر نیاز به مدیریت مناسب دارند. رویکرد پیشنهادی شامل تهیه اکسید روی از باتری‌های Zn-C تخلیه‌شده با روش هیدرومتالورژیکی جدید و تهیه بیودیزل از روغن پخت و پز با ترانس استریفیکاسیون کاتالیز شده است. علاوه بر این، یک تجزیه و تحلیل جریان مواد (MFA) برای تجزیه و تحلیل ورودی‌ها، خروجی‌ها و ذخیره‌سازی مواد در طول سال ۲۰۲۲ توسعه یافته است. این کار نمونه واقعی باتری‌ها و روغن دور ریخته شده در انبارهای شهری را که به اقتصاد دایره‌ای کمک می‌کنند، با در نظر گرفتن شرایط واقعی ارزیابی می‌کند. که در آن اینها تحویل داده می شود. به عنوان مثال، روغن دور ریخته شده در این مطالعه مخلوطی از منابع مختلف از کل شهر مانند غرفه های فست فود، خانه های محلی، رستوران ها و غیره است. در غرفه های فست فود، روغن بسیار اشباع شده به دلیل استفاده مجدد از آن، برای بازیافت تحویل داده شد.
