NEMVASFÉMEK, NEMES- ÉS RITKAFÉMEK HULLADÉKAI 3.4 Az alumínium-újrahasznosítás jelene és jövője Európában és az egész világon Tárgyszavak: újrafeldolgozás; finomítók; másodlagos nyersanyagok; újrafeldolgozási technológiák; hulladékszabvány; tervezés; jogi szabályozás. Az alumínium-újrahasznosítás jelentősége Az alumíniumipar mai helyzetében az újrahasznosítás (reciklálás) teljes mértékben szükségszerű. A hulladék nemcsak a nyersanyagforrásoknak lényeges alkotórésze, hanem ez adja az alumínium felhasználásának a gazdaságosságát is. Még az eljárás kritikusai is belátták, hogy az alumínium újrafeldolgozása mind környezetvédelmi, mind gazdasági szempontból sikertörténetnek minősíthető. Az alumínium újrafeldolgozása ma már ipari léptékben történik, és a rendelkezésre álló kapacitás alkalmas nemcsak a mai, hanem a jövőbeni igények kielégítésére is. Az újrafeldolgozó ipar szereplői között vannak öntészeti ötvözet gyártók (finomítók) és feldolgozott (kovácsolt) ötvözet gyártók, amelyek lényegében tönköket és lemezeket állítanak elő (újraolvasztók). Az újrafeldolgozó ipar szereplői még a fémkereskedők, akik a kívánt ipari léptékben feldolgozzák az alumíniumhulladékot. Az alumínium-újrahasznosítás leglényegesebb adatai Az alumínium-újrahasznosítás fejlődését leginkább azzal lehet érzékeltetni, ha röviden áttekintjük az alumíniumöntészeti ötvözetek termelését. Az 1. táblázatban látható az Európai Unió termelése 1990-ben, 1995-ben és 2001- ben (az utóbbi becsült adat). Az egész világon mintegy 340 finomító van, amelyek össztermelése 2000-ben kb. 7,47 M t volt, a finomítók közül 174 van Európában, 62 Japánban. Ami a számokat illeti, a kovácsolt termékekbe beleértettük a másodlagos nyersanyagból készült árut is. A becslések szerint az új-
raolvasztott termékek termelése az egész világon 2000-ben mintegy 5 M t-t tett ki. 1. táblázat Az Európi Unióban gyártott alumínium öntészeti ötvözetek mennyisége, E t 1990 1995 2001 (becslés) Európai Unió * 1650 1773 2290 * A figyelembe vett országok azok, amelyek 2001-ben tagok voltak A másodlagos nyersanyagok hozzáférhetősége Bár manapság a másodlagos nyersanyagokat rendszeresen újra feldolgozzák, ha ez környezetvédelmi és gazdasági okokból indokolt, és egyes területeken 95%-os hasznosítást lehet elérni (pl. az autóipari alumíniumöntvények esetében), jelenleg az alumínium iránti világszerte felmerülő igények csak mintegy 35%-át tudják másodnyersanyagokkal kielégíteni. Ezt a részesedést eddig nem lehetett növelni, tekintettel a másodlagos nyersanyagok mennyiségének korlátozott voltára. Ha a jelenlegi trend érvényesül és az alumíniumfelhasználás a világgazdaság általános növekedési ütemével párhuzamosan nő, az alumínium másodlagos nyersanyag még sokáig kevés marad (1. ábra), hiszen ezt nem lehet a szükségleteknek megfelelő mennyiségben előállítani. Az iparnak ki kell várnia, amíg a használati eszközök elérik élettartamuk végét, és csak akkor használhatja fel azokat másodlagos nyersanyagként. Annak idején 1890-ben az olvasztással előállított alumínium mennyisége 175 t volt világszerte. 110 évvel később, 2000-ben ez az érték már 24,5 M t volt. Tekintetbe véve az 1890 óta megjelent statisztikákat, és megbecsülve a háborús idők felhasználását, az eddig termelt összes alumínium mennyisége elérheti a 690 M t-t bár ez a becslés nem veszi figyelembe a lehetséges fémveszteségeket. Ha ezt is figyelembe vesszük, a készlet mintegy 30%-kal kevesebb, azaz kb. 480 M t. Ezekből a számokból persze nem derül ki, hogy ebből mennyi áll rendelkezésre másodlagos felhasználás céljából. A másik fontos, megválaszolandó kérdés az, hogy mennyi primer alumíniumot lehet ma vagy a közeljövőben másodlagos nyersanyaggal helyettesíteni. Az éves alumíniumigény ma kb. 32 M t. A statisztikák szerint az újrafeldolgozott alumínium mennyisége mintegy évi 10 M t, amiben benne van a friss és a régi hulladék felhasználása is. Ahhoz, hogy a friss alumíniumot újrafeldolgozottal helyettesíthessük, még évi 20 M t alumíniumhulladékra van szükség, ami a mai helyzet alapján utópiának tűnik. Ennek ellenére a primer-
alumínium-gyártók jól teszik, ha figyelemmel követik a másodlagos nyersanyag kínálatának alakulását. Ha pl. valaki termelő beruházást tervez, nem elég a mai felhasználási adatokra támaszkodni, hanem figyelembe kell venni a másodlagos nyersanyagpiac fejlődését is. A jövőbeni felhasználás szempontjából kulcskérdés, hogy az alumíniumipar képes lesz-e olyan hatékony folyamatokat kifejleszteni, amelyekkel a hulladékot oly módon lehet kezelni és feldolgozni, hogy az megfeleljen az alumíniumöntvényekkel szemben manapság támasztott analitikai elvárásoknak. Ez már ma is igaz az öntészeti alumíniumötvözetekre. Mivel maguk is viszonylag nagy mennyiségű ötvözőelemet tartalmaznak, gyártásukhoz fel lehet használni olyan hulladéktípusokat, amelyek maguk is sok ötvözőelemet tartalmaznak. Különösen nagy jelentősége van a vas és cink megengedhető mennyiségének (az előbbi legfeljebb 1,3%, az utóbbi legfeljebb 3% lehet). 25 000 000 20 000 000 15 000 000 Elsődleges Másodlagos 10 000 000 5 000 000 0 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1946 1950 1960 1970 1980 1990 1999 2000 1. ábra A világ alumíniumtermelésének alakulása (tonnában) A kovácsolt ötvözetek esetében még szorosabb ellenőrzésre van szükség, mert azok kevesebb ötvözőelemet tartalmaznak és a megengedhető vastartalom szinte nulla. Az eredetileg vasmentes anyagok vastartalma is fokozatosan nő, és a zárt ciklusú újrafeldolgozási vagy feldolgozási láncokban ez
problémát is szokott jelenteni. Ezért kovácsolt ötvözetek előállításához csak olyan hulladékot szoktak felhasználni, amelynek összetétele közel áll a megkívánthoz, és nem tartalmaz meg nem engedett szennyezést. Ma a kutatási tevékenység olyan metallurgiai eljárások kidolgozására irányul, amelyekkel a nem kívánt ötvözőelemek (pl. vas, mangán, szilícium stb.) eltávolíthatók az olvasztás során. A másodlagos nyersanyaggal való ellátottság kritikus az alumíniumipar számára: az elsődleges alumínium előállítására szolgáló nyersanyagokkal szemben, amelyek szinte korlátlanok, a másodlagos nyersanyagok mennyisége korlátozott, és függ a jelenlegi alumíniumfelhasználástól. A másodlagos nyersanyagok két csoportra oszthatók: a régi nyersanyagok, amelyek az élettartamuk lejárta után termelhetők ki különféle termékekből, és a friss másodnyersanyagok, amelyek az új termékek gyártása során hulladékként képződnek. Eltekintve a lemez- és profilhulladéktól, a legtöbb hulladék esztergaforgács és egyéb darabos hulladék. Az alumíniumhulladék keresett áru szerte a világon, ezért a nemzetközi kereskedelemben is jelentős tétel a cseréje. A 2. táblázat a főbb európai államok közti kereskedelmet mutatja. Évtizedeken keresztül az Egyesült Államok, Európa és Japán alkotta a reciklálási háromszöget, amelyre az újrafeldolgozó ipar koncentrálódott. Alapvetően ma is ez a helyzet, de vannak jelei, hogy különösen a kínai újrafeldolgozó ipar jelentős növekedésnek indult. Kelet-Európában, amelynek ötvözetei megfelelnek a nemzetközi öntödék elvárásainak, ugyancsak megalakult az újrafeldolgozó ipar. Ezekben az országokban megkezdődött az alumíniumhulladék kivitelének korlátozása, ehelyett inkább helyben próbálnak meg belőlük értékesebb terméket előállítani. Ugyanakkor viszont jelentős mennyiségű alumíniumhulladék irányul Nyugat-Európából Délkelet-Ázsiába. A főbb kereskedelmi adatokat a 2. ábra foglalja össze. 2. táblázat Az alumíniumhulladék (vámtarifa szám: 7602 00 90) külkereskedelme néhány Európai Uniós tagállam vonatkozásában, 2001-ben Import, t Változás 2000-hez képest Export, t Változás 2000-hez ké- pest Egyenleg, t Németország 329 175 8,8% 454 875 +6,2% 125 680 E UK 107 398 14,4% 193 440 +51,7 86 024 E Svájc 15 910 15,1 100 096 +13,0% 84 186 E Franciaország 69 004 7,8 65 018-20,4% +3 986 I Belgium 162 198 5,2 140 225 +19,4% +21 973 I Hollandia 170 385 17,8% 133 080-11,3% +37 305 I Olaszország 248 825 +16,4% 9 643-12,9% +239 182 I Teljes 1 102 915 5,9% 1 096 377 +9,1% +6 538 I Export/ import
Észak-Amerika Keleti blokk Egyéb országok 41 900 35 600 40 000 412 200 343 900 280 000 238 500 238 100 251 300 Teljes 692 600 617 600 571 300 532 000 487 200 450 400 Európai Unió* *Spanyolország nélkül! 160 600 130 400 120 900 Japán 2. ábra Az alumíniumhulladék mozgásának főbb adatai 1999 2001 időszakban Újrafeldolgozási technológiák Az olvasztás előtt az alumíniumhulladékot általában különböző módszerekkel kezelni kell. A kezelés egyik célja amennyire lehetséges a fémes és nemfémes idegen anyagok eltávolítása, majd az anyagot olyan formába hozzák, hogy beadagolható legyen az olvasztókemencébe. A kezelés lépései általában a következők: A bejövő anyag előkezelése. Az idegen anyagok elkülönítése mechanikus módszerekkel. A szerves szennyezések eltávolítása.
A hulladék típusától függően sokféle előkezelő berendezés áll rendelkezésre. Az alumínium-újrafeldolgozó iparnak most új kihívásokkal kell szembenéznie, mert egyre több hulladékot kívánnak felhasználni kovácsolt alumíniumtermékek gyártására. Ehhez arra van szükség, hogy el tudják választani egymástól az öntött és a kovácsolt alumíniumhulladékot, sőt, még a kovácsolt alumíniumhulladékon belül is szét tudják válogatni a különféle típusokat. Erre különféle analitikai eljárásokat fejlesztettek ki, pl. lézerspektroszkópiát vagy röntgenleképezési technológiákat stb. A mechanikus hulladékelkülönítés a használat utáni hulladékok esetében soha nem tudja biztosítani a zavaró szennyeződésektől való mentességet, márpedig ezeket el kell távolítani, ha el akarjuk érni a kívánt minőséget. Bizonyos esetekben elképzelhető, hogy egyes felhasználók (pl. az autóipari öntvények felhasználói) felülvizsgálják a jelenlegi szigorú szabványokat, és azt a szükséges szintre enyhítik, de ez csak szükségmegoldás. Az is megoldást jelenthet, ha tiszta fémmel hígítják fel a szennyezett hulladékot, sok esetben azonban a zavaró szennyezők (Fe, Si, Mn) beoldódnak az alumíniumba, vagy a felületi bevonatban jelennek meg. Ez utóbbi esetekben nem ismert gazdaságos eljárás a szennyezők eltávolítására. A cél olyan gazdaságos technológia kifejlesztése lenne, amellyel az olvadékból is el lehetne távolítani a zavaró szennyezőket. Ennek megoldásán sok európai kutatóhelyen dolgoznak. Az alumíniumhulladék szabványosítása Az alumíniumhulladék a következő csoportokba osztható: öntött ötvözet hulladék, kovácsolt ötvözet hulladék, esztergálási hulladék, hántolási hulladék. A fenti csoportokba mintegy 30 féle hulladék sorolható be. Az elkülönítés alapját a kémiai összetétel, a hulladék fizikai formája és a szennyezők jelentik. Az is fontos kritérium, hogy a hulladék friss (termelésből származó) vagy régi (használt termékekből kitermelt). Jelenleg végső vázlat formában áll rendelkezésre a CEN alumíniumhulladék szabványa, amely 16 részszabványból tevődik össze, és amely szinte teljesen lefedi a lehetséges hulladéktípusokat. Környezeti kihívások Az alumíniummal mint nyersanyaggal kapcsolatos környezeti kihívások jól ismertek az újrafeldolgozás vonatkozásában. Az ipar feladata az, hogy az alumíniumot a fenntartható gazdaság szempontjainak megfelelő, környezetkímélő állapotban tartsa. Ez konkrétan annyit jelent, hogy a felhasználás után az alumíniumot újra fel kell dolgozni, és amennyire csak lehet, értékes alkalma-
zásban újra fel kell használni. Az alumínium-újrafeldolgozó ipar műszakilag eleget tesz ennek a követelménynek, de adatok hiányában sokszor nehéz bizonyítani a feldolgozottsági hányadot. Az alumínium-újrafeldolgozó ipar minél pontosabb adatokat szeretne kapni arról, hogy mennyi hulladék képződik, és mi lesz ennek sorsa. A kérdés egyszerűnek tűnik, de rendkívül nehéz rá pontos választ adni. Sajnos az adatok pontosítása egyre drágább lesz. Az ipar képviselői gyakran ismerik a választ, de nem tudják dokumentálni a termék útját az utolsó felhasználótól az olvasztókemencéig. Vegyük például a háztartási gépeket. Mi lesz a kidobott kávéfőzővel vagy vasalóval? A háztartási hulladék vizsgálatából ismert, hogy annak fémalumínium-tartalma nagyon alacsony. Mivel az említett háztartási gépek nem jelennek meg a legális vagy illegális lerakóhelyeken, feltételezhető, hogy alumíniumtartalmuk valamilyen módon visszakerül az újrafeldolgozásba. Érdekes lenne tudni, hogy ez miként történik, de a befektetés nem arányos a megkapott információ értékével. A reciklálást támogató tervezési módszerek A modern újrahasznosítást támogató gondolkodásmód már a keletkezés helyén megpróbálja csökkenteni a hulladék mennyiségét. Ha a hulladék képződése nem kerülhető el, meg kell próbálni az újrafeldolgozást, és ha ez sem lehetséges, akkor a környezetet kímélő módon kell megszabadulni tőle. Az újrafeldolgozhatóságra már a tervezés fázisában gondolni kell. Ezen a téren még sok a lemaradás, és itt mind a gyártóknak, mind az egyetemeknek súlyos kötelezettségeik vannak. Környezetkímélő reciklálás Az alumínium újrafeldolgozása jelentős hozzájárulást jelent a környezet védelméhez, feltéve, hogy azt az általánosan elfogadott szabványoknak megfelelően, környezetkímélő módon végzik. Ezek az alapelvek a következők: Az energiafelhasználás csökkentése. A káros és szagos anyagok kibocsátásának csökkentése. A fémveszteség csökkentése. Az újrafeldolgozás során lehetőleg ne keletkezzen melléktermék, vagy minél kevesebb. Az EU és az EFTA országok alumínium-újrafeldolgozó ipara megpróbálja maximálisan figyelembe venni a fenti szempontokat, és ki is építette az ehhez szükséges infrastruktúrát. Ennek azonban megvan a maga ára, és szomorú azt látni, hogy az EU-ban olyan EU-n kívüli cégek jutnak egyre nagyobb piaci részesedéshez, akik nyilvánvalóan nem ilyen szigorú környezetvédelmi normák szerint dolgoznak.
A hulladék-visszanyerés és -újrafeldolgozás jogi szabályozása Az alumínium-újrafeldolgozás szervezettségét és hatékonyságát általában a nemzeti és európai törvényhozók is elismerik. Némi bizonytalanság látszik viszont a termékek (gépkocsik, számítógépek, mosógépek stb.) optimális élettartamának meghatározásánál. A gépkocsik élettartamára vonatkozó európai direktíva már megjelent, míg a villamos és elektronikai hulladékokra vonatkozó direktívának egyelőre csak egy vázlata áll rendelkezésre (2000-es cikk). A kettő közül az előbbi gyakorol nagyobb hatást az alumínium-újrafeldolgozó iparra, bár az utóbbi kapcsán is mintegy 320 E t újrafeldolgozandó alumíniumról kell majd gondoskodni. Ha az újrafeldolgozandó hulladék termékek csak alumíniumból állnának, nem is lenne semmi szükség a hasznosítás törvényi szabályozására, hiszen a gazdasági érdek önmagában is ezt diktálná. Mivel azonban sajnos nem ez a helyzet, jelenleg precíz, európai szintű szabályozást dolgoztak ki arra nézve, hogy mi történjen a járművekkel élettartamuk végén. Az autóipari alumínium újrafeldolgozási hatásfoka eléri a 95%-ot, ami szinte verhetetlen érték. A gépkocsigyártókra hárul az a felelősség, hogy begyűjtsék és gazdaságosan hasznosítsák a már használhatatlanná vált autókat. Így ők abban a helyzetben vannak, hogy maguk határozhatják meg, hová áramoljon a lejárt gépkocsikból származó anyag. A gépkocsigyártók legalább kapnak némi kompenzációt a hulladékhasznosító tevékenységükért a kitermelt alumíniumötvözetek értéke révén. Ezért valószínűleg követelni fogják a jogot az általuk kitermelt alumínium újrahasznosítására. Valószínű, hogy az alumínium-újrafeldolgozó cégek száma csökkenni fog, mert nem mindegyik fog tudni megfelelni a műszaki, környezetvédelmi és gazdasági követelményeknek. Az alumíniumhulladék valószínűleg egy zárt újrafeldolgozási láncba fog beépülni, és így annak nagy része kikerül a nyílt fémhulladékpiacról. A használt gépkocsikra vonatkozó direktíva végrehajtásának már a kezdete is számos bonyodalmat okozott a tagállamokban, és teljes hatásának megbecslése egyelőre nehéz. Az alumíniumreciklálás kilátásai Az alumínium újrafeldolgozhatósága két okból is jelentős. Gazdasági oldalról elmondható, hogy az alumínium megújuló nyersanyagnak, egyszersmint egyfajta energiabanknak tekinthető. Az az energia ugyanis, amelyet eredetileg az alumínium kitermelésére fordítottak, mintegy tárolódik az anyagban. A további feldolgozás során ugyanis ennyi energiát nem kell már befektetni, csak annyit, amennyi az előkezeléshez ill. a megolvasztáshoz szükséges. Az alumíniumgyártás és -újrafeldolgozás energiamérlegét a 3. táblázat hasonlítja össze. Ez az energiamegtakarítás pusztán gazdasági szempontból is jelentős
érv az újrafeldolgozás mellett, de ugyanez az előny a környezetvédelem szempontjából is. Az eredetileg befektetett, rendkívül nagy fajlagos energia nem indokolná az alumínium használatát, ha nem lenne újrafeldolgozható, vagy csak egyszer lehetne újra felhasználni. A helyzet azonban ennél sokkal jobb. Az alumínium szinte teljes mértékben, változatlan használati tulajdonságokkal feldolgozható. Az így visszanyert és újrafelhasznált alumínium évtizedekig rendelkezésre álló nyersanyagforrás a jövő gazdasága számára. 3. táblázat Az elsődleges alumíniumtermelés és az újrafeldolgozás energiaigényének összehasonlítása. Primer alumínium: teljes primer energiaigény: 174 GJ/t termék Újrafeldolgozott alumínium: teljes primer energiaigény: 20 GJ/t termék elektrolízis 74,7% olvasztás 46,0% timföldtermelés 15,9% hulladékkezelés 18,0% bányászat és szállítás 5,7% sósalak kezelése 19,0% finomítás 11,0% újraolvasztás 3,7% szállítás 6,0% Következtetések Az elmondottakból kitűnik, hogy az alumínium-újrafeldolgozás jelentős perspektívákat mutat mind gazdasági, mind környezetvédelmi szempontból. Az alumínium-újrafeldolgozó ipar növekszik és növekedni is fog. Ez még akkor is igaz lenne, ha az alumínium felhasználása stagnálna vagy csökkenne. Az utóbbi esetben az újrafeldolgozott alumínium részaránya nőne az újjal szemben. Az újrafeldolgozhatóság és a hasznosítási technológia magas színvonala miatt az alumínium nagyrészt megfelel a fenntartható gazdaság igényeinek. Ez pedig fontos jellemző akkor, ha szerkezeti anyagot választunk egy olyan időszakban, amikor a környezeti szempontok egyre fontosabbá válnak. (Bánhegyiné Dr. Tóth Ágnes) Kirchner, G.: The European and global dimension of aluminium recycling at present and in the future. = Berg- und Hüttenmännische Monatshefte, 147. k. 7/8. sz. 2002. p. 235 239. Aluminium foundry sand at Littlestown. = Foundry Management and Technology, 130. k. 11. sz. 2002. p. 25 26.