18 февраля отмечается День батарейки. И дома, и на работе нас окружает огромное количество бытовых приборов, которым необходим автономный источник питания. Как был изобретён этот предмет, как устроен и что происходит с ним после "смерти", рассказываем в нашем материале.
История переносных источников энергии берёт своё начало с опытов Луиджи Гальвани в конце XVIII века. Во время препарирования лягушки (так Гальвани оттачивал навыки хирурга) учёный заметил, что лапки животного двигаются, если рядом искрит электрофорная машина. Он назвал это явление "животное электричество", так как посчитал, что его источником стала сама лягушка. На самом деле так был произведён первый в мире приём радиоволн — от электромашины к скальпелю, которым орудовал Гальвани. Позже Алессандро Вольта, повторивший опыты своего предшественника, объяснил феномен химической реакцией между двумя металлами. Он начал подбирать оптимальные комбинации элементов и собрал прообраз батарейки — "Вольтов столб". Тот состоял из пластинок цинка, меди и смоченного в растворе серной кислоты войлока. Элементы складывались столбом в несколько слоёв в строгом порядке. В итоге в честь Вольты была названа единица измерения электрического напряжения, а день рождения физика — 18 февраля — стал Днём батарейки. Разработки Вольты дали основу для дальнейших исследований учёных Старого и Нового Света, которые экспериментировали с разными химическими элементами и модифицировали изобретение.
Первую батарейку, похожую на современные аналоги, изобрёл Жорж Лекланше. В 1868 году он описал элемент, состоящий из соляного раствора, цинка и марганца. Такой элемент служил долго и давал достаточно большой ток. Изобретение стало коммерчески успешным, и Лекланше открыл завод по массовому производству батарей. Через 20 лет немецкий инженер Карл Гесснер разработал первый сухой элемент, который наиболее близок современным батарейкам.
Изобретение батарейки, а затем и перезаряжаемого аккумулятора произвело невероятный эффект на технологии. Они обеспечили энергией современный мир и сделали возможным развитие техники, автомобилестроения и других сфер.
Сейчас производят следующие типы батареек по составу электролита:
— сухие (солевые, маркировка R) — самые массовые и дешёвые, используются в приборах с небольшим энергопотреблением. Быстро теряют заряд, даже когда не используются;
— щелочные (LR или Alkaline) более долговечны, подходят для устройств с умеренным и высоким потреблением электричества;
— литиевые (CR) имеют высокую ёмкость при небольшой массе, считаются самыми качественными из широко представленных батареек. Практически не теряют заряд при хранении;
— серебряные (SR) работают на основе цинка и серебра. Имеют самый высокий срок службы, плотность и ёмкость, однако из-за дороговизны не нашли широкого распространения;
— ртутные имеют в составе оксид ртути. Из-за своей опасности сейчас практически не выпускаются.
Элементы питания относятся ко второму классу опасности отходов. Это означает, что экосистеме, заражённой отработанными батарейками, необходимо для восстановления минимум 30 лет. Один использованный элемент питания загрязняет 20 кв. метров земли и до 400 литров воды. Высокоопасными такие отходы делает целая россыпь тяжёлых металлов: кадмий, свинец, литий, никель, цинк и др. Чтобы эти вещества не попали в почву и реки (а при сжигании или эрозии металлического корпуса — ещё и в воздух), важно правильно утилизировать батарейки и аккумуляторы. Их нельзя выбрасывать в мусорное ведро и смешивать с другими отходами. На любом гальваническом элементе есть указывающий на это значок — зачёркнутая урна. Согласно российскому законодательству накапливать и хранить батарейки и аккумуляторы необходимо на специальных площадках отдельно от других отходов. Рассказываем, как должен быть организован этот процесс.
Дома хранить использованные батарейки необходимо в пластиковой таре с плотно закрывающейся крышкой в тёмном месте. Нельзя держать их вместе с другими металлическими предметами или в металлической таре, иначе вытекающие химикаты вступят в опасную реакцию. Скопившиеся элементы питания отнесите в пункт приёма со специальным контейнером. В Омске десятки таких пунктов: в торговых центрах, супермаркетах, магазинах техники и др. Чаще всего это брендированные контейнеры производителя батареек. Найти ближайший пункт можно на специальной карте. Также сбор организуют на предприятиях, в школах, детских садах и других учреждениях. Специфичное вторсырьё от населения принимают бесплатно.
Как же происходит рециклинг батареек? Сначала элементы питания сортируют по химическим типам. Затем их дробят шредером и при помощи магнита отделяют металлическую оболочку. Внутреннее содержимое промывают от электролита и затем электролизом извлекают из него цветные металлы и их соли. На последнем этапе отфильтровывается графит. Из батареек разных типов можно извлечь цинк, диоксид марганца, медь, кобальт, никель, серебро и даже золото.
Переработка батареек в России — очень молодая отрасль. В 2012 году к руководителю челябинского предприятия "Мегаполисресурс" обратились экоактивисты с вопросом, можно ли вообще переработать батарейки, и предложили для эксперимента 100 кг собранного "сырья". Попытка оказалась успешной, и предприятие открыло новое направление. Следующими к проекту присоединились крупные торговые сети, которые могли поставлять уже тонны отработанных батареек. Сейчас на челябинском заводе извлекают до 94,4 % материалов, которые вновь становятся ресурсами и возвращаются в промышленный оборот. Кроме "Мегаполисресурса", переработкой элементов питания до конечного материала занимаются ещё два предприятия — "Меркурий" (Санкт-Петербург) и Национальная экологическая компания (Ярославль).
Батарейки — одноразовая вещь, которые можно заменить многоразовыми альтернативами. К ним относятся пальчиковые аккумуляторы, заряжаемые от обычной розетки. Срок их эксплуатации составляет от двух до пяти лет. Аккумуляторы рассчитаны на 300 циклов заряд-разряд, и один такой элемент питания может заменить до 500 одноразовых батареек. И они также подвергаются утилизации.
Приведём ещё несколько советов, как можно снизить негативное влияние батареек и продлить их жизнь.
— Выбирайте технику, которая работает от сети, а не от аккумуляторов.
— Отдавайте предпочтение элементам с надписью "без ртути и кадмия".
— Не покупайте большое количество батареек про запас. Большинство из них разряжаются, даже если лежат неиспользуемые в упаковке;
— Храните элементы питания при комнатной температуре. Вопреки распространённому мифу хранение в холодильнике вредно для батареек — так они быстрее разряжаются.
— Не разбирайте отслужившие гальванические элементы, чтобы не создавать угрозу окружающим.