Blog

Przyszłość odzysku miedzi z kabli: Co nas czeka?

Odzysk miedzi z kabli stanowi istotny element zaspokojenia rosnącego popytu na ten metal, napędzanego przez rozwijające się gospodarki i technologie związane z czystą energią, a także wspiera budowanie zrównoważonej przyszłości . Miedź, która jest w 100% możliwa do przetworzenia bez utraty jakości i wydajności, utrzymuje równie wysoki standard co nowo wydobyta . W artykule przyjrzymy się procesom odzysku miedzi z kabli oraz ich ekologicznym i ekonomicznym aspektom, a także omówimy wyzwania stojące przed branżą recyklingu oraz przyszłość tej ważnej dziedziny gospodarki    .

Jak samemu odzyskiwać miedź:

Znaczenie miedzi w przemyśle

Miedź to metal o wielkiej wartości, który znajduje się w znaczących ilościach w elektroodpadach, a zwłaszcza w kablach . Jest to materiał wszechstronny i nadający się do recyklingu, wykorzystywany od początków cywilizacji ze względu na unikalne właściwości. Jego wysoka przewodność elektryczna i cieplna sprawiają, że jest niezbędny w komponentach elektrycznych używanych na całym świecie w różnych branżach . Miedź wykorzystuje się w takich aplikacjach jak inteligentne urządzenia, okablowanie budynków, telekomunikacja i elektronika, które razem stanowią około trzech czwartych globalnego zużycia miedzi .

• Wartość miedzi w przemyśle energetycznym rośnie, zwłaszcza w kontekście przyszłości energetycznej, z uwagi na to, że pojazdy elektryczne, ich baterie oraz systemy solarne i wiatrowe wymagają dużych ilości miedzi .
• Oczekuje się, że do 2035 roku zapotrzebowanie na miedź podwoi się i będzie nadal rosło .
• Miedź jest trzecim co do wielkości zużycia minerałem w USA, po żelazie i aluminium, i jest używana w różnorodnych procesach produkcyjnych ze względu na takie właściwości jak wysoka elastyczność, przewodność cieplna i elektryczna oraz odporność na korozję .
  
  Produkcja miedzi w 2013 roku w pięciu stanach USA osiągnęła wartość 9 miliardów dolarów i wspierała blisko 50 000 bezpośrednich i pośrednich miejsc pracy w USA . Miedź jest niezbędna dla współczesnego życia, ułatwiając dostawy elektryczności i czystej wody do domów i miast, co przyczynia się znacząco do zrównoważonego rozwoju . Jest kluczowa dla samego życia, odgrywając istotną rolę w domach, transporcie, infrastrukturze i przemyśle . Opisywana jako wszechstronny zasób o licznych właściwościach i zastosowaniach, miedź jest cenna dla społeczeństwa zarówno dzisiaj, jak i w przyszłości. Jest częścią rodziny stopów, co wskazuje na jej zdolność do łączenia się z innymi metalami w celu wzmocnienia określonych cech. Jest niezbędna dla różnych procesów technologicznych i biologicznych , a jej zrównoważony charakter podkreśla ekologiczny aspekt .
• Miedź jest wysoce przewodząca, co czyni ją idealną do zastosowań elektrycznych .
• Jest trwała, co wskazuje na jej długotrwałe zastosowanie .
• Łatwo łączy się z innymi materiałami, co może odnosić się do jej lutowalności w hydraulice i elektronice .
• Jest wszechstronna, plastyczna i ciągliwa, co ułatwia pracę z nią w różnych formach i zastosowaniach .
• Jest recyklingowa, co podkreśla jej rolę w zrównoważonym rozwoju środowiska .
• Łatwo się kształtuje, co dodatkowo podkreśla jej wszechstronność w produkcji i projektowaniu .
  
  Miedź jest minerałem i niezbędnym pierwiastkiem o wysokiej plastyczności, ciągliwości, przewodności cieplnej i elektrycznej oraz odporności na korozję, co czyni ją głównym metalem przemysłowym . Znane zasoby miedzi na lądzie są szacowane na 1,6 miliarda ton metrycznych . Większość produkcji miedzi w USA pochodzi z Arizony, Utah, Nowego Meksyku, Nevady i Montany, gdzie dwadzieścia kopalń odpowiada za około 99% produkcji . Miedź jest pierwiastkiem numer 29 w Układzie Okresowym Pierwiastków i ma setki zastosowań w elektryce i elektronice, hydraulice, budownictwie i architekturze, przemyśle, transporcie oraz produktach konsumenckich i zdrowotnych . Czysta miedź ma temperaturę topnienia 1,981°F (1,083°C, 1356°K) i wykazuje doskonałe właściwości przewodzenia ciepła, przewodzenia elektryczności oraz odporności na korozję. Miedź łatwo tworzy stopy z innymi metalami, z ponad 570 stopami miedzi wymienionymi przez American Society for Testing and Materials International. Mosiądze i brązy są najbardziej znane rodziny stopów na bazie miedzi, z mosiądzami głównie z miedzi i cynku, a brązami głównie z miedzi z dodatkami stopowymi takimi jak cyna, aluminium, krzem lub beryl . Mosiądz jest łatwy w obróbce i stał się standardowym stopem dla precyzyjnych instrumentów, nie rdzewiejących szpilek w produkcji wełny i produktów dekoracyjnych, podczas gdy brąz jest twardszy niż czyste żelazo i znacznie bardziej odporny na korozję, nadaje się do broni, zbroi, narzędzi, rzeźb i dzwonów .
  
  Miedź jest znaczącym czynnikiem w globalnej gospodarce, zapewniając miejsca pracy i promując wyższy standard życia. Jedna tona miedzi może być wykorzystana w 40 samochodach, zasilać 100 000 telefonów komórkowych, umożliwiać działanie 400 komputerów i dostarczać energię elektryczną do 30 domów. Miedź odgrywa kluczową rolę w rozwiązywaniu problemów społecznych, takich jak dostawy żywności, infrastruktura, redukcja CO2 i zrównoważony rozwój . Przemysł miedziowy współpracuje z pracownikami, społecznościami i rządami w celu rozwiązania wyzwań w dostarczaniu niezbędnych materiałów dla społeczeństwa . Niezawodność, efektywność i wydajność miedzi czynią ją niezbędną dla infrastruktury, w tym kolei, sieci elektrycznych, telekomunikacji, dostaw wody, opieki zdrowotnej i budownictwa . Miedź pomaga w produkcji i konserwacji żywności, będąc używana w systemach chłodzenia, nawozach, czystych systemach wodnych i energii do napędzania sprzętu . Jest niezbędna dla terapii ratujących życie i poprawy jakości życia pacjentów poprzez komponenty w aparatach słuchowych i wzrokowych, urządzeniach diagnostycznych, robotach chirurgicznych, implantach, druku 3D ludzkich tkanek i komponentach wentylatorów . Jest kluczowa dla branż takich jak obrona, lotnictwo, motoryzacja, czyste technologie i komunikacja . Jest niezbędna dla wydajności i łączności technologii, w tym smartfonów, komputerów, laptopów, sztucznej inteligencji (w inteligentnych budynkach) i wytwarzania energii odnawialnej (panele słoneczne i turbiny wiatrowe) . Pomimo jej wkładu gospodarczego i wpływu na amerykański sektor produkcyjny, produkcja miedzi zwolniła z powodu powtarzającego się i zbędnego procesu zezwalania na wydobycie minerałów . Skuteczny proces zezwalania w USA pomógłby ułatwić produkcję miedzi w USA i wspierać branże, które są zależne od tego minerału . Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat zastosowań i aplikacji miedzi, Międzynarodowe Stowarzyszenie Miedzi oferuje obszerne zasoby na copperalliance.org .

Proces odzysku miedzi z kabli

Odzysk miedzi z kabli to kluczowy proces w przemyśle recyklingu, który pozwala na ponowne wykorzystanie cennego metalu znajdującego się w różnych źródłach odpadów, takich jak urządzenia domowe, transport, komunikacja czy sprzęt medyczny . Proces odzysku miedzi z kabli obejmuje szereg etapów, które są niezbędne do oddzielenia miedzi od izolacji plastikowej i przygotowania jej do dalszego przetwarzania i wytwarzania nowych produktów .

1. Zbieranie odpadów kablowych: Pierwszym krokiem jest zebranie zużytych kabli, które stanowią główne źródło odzyskiwanej miedzi .
2. Rozdrabnianie i redukcja rozmiarów: Kable są następnie rozdrabniane na mniejsze kawałki, co ułatwia oddzielenie miedzi od izolacji .
3. Oddzielanie miedzi od plastiku: Do oddzielenia komponentów miedzianych od plastikowych stosuje się różne metody, takie jak:
4. • separacja prądami wirowymi ,
   • separacja elektrostatyczna ,
   • separacja magnetyczna .
     
     

Wynikiem procesu odzysku jest miedź, która może być sprzedana z powrotem do przemysłu miedziowego na potrzeby dalszego przetwarzania i tworzenia nowych produktów . Wyzwaniami w procesie separacji są straty miedzi, które mogą wynosić od 2% do 12% w zależności od typu przetwarzanego kabla . Aby zwiększyć wydajność odzysku miedzi, stosuje się separatory elektrostatyczne, które pozwalają na odzyskanie drobnych frakcji miedzi, minimalizując straty miedzi i zwiększając efektywność ekonomiczną procesu .

• Przygotowanie kabli: Zakłady przygotowujące kable składają się z granulatorów do rozdrabniania materiału, instalacji do separacji frakcji miedzianej oraz systemów obsługi powietrza . Długie kable są najpierw rozdrabniane na krótkie kawałki, a następnie miażdżone przez granulatory, aż do oddzielenia miedzi od izolacji .
• Separacja miedzi: Separacja miedzi od izolacji plastikowej odbywa się na stołach sortowniczych, gdzie koncentruje się na uzyskaniu jak najczystszej frakcji miedzi, ponieważ nawet niewielkie zanieczyszczenia w miedzi prowadzą do znacznych obniżek przychodów, gdy miedź jest sprzedawana do huty .
• Zwiększenie wydajności odzysku miedzi: W celu zapewnienia efektywności ekonomicznej całego procesu przygotowania kabli, konieczne jest odzyskanie pozostałej frakcji miedzi . Sucha separacja elektrostatyczna pozwala na łatwe odzyskanie drobnych resztek miedzi, co skutkuje wyższymi wydajnościami miedzi, zwiększoną efektywnością ekonomiczną i minimalizacją strat miedzi dzięki metalowym granulkom plastikowym .
  
  Badania nad wykorzystaniem sił pola elektrycznego do odzyskiwania miedzi z mieszaniny PVC/Cu o niskiej zawartości metalu (poniżej 15%) wykazały, że separacja elektrostatyczna jest procesem wykonalnym . Koncentracja na separacji elektrostatycznej granulek miedzi od frakcji PVC zwiększa ogólną wydajność odzysku miedzi, zbliżając się do 100% . Klasyfikacja wielkości granulek okazała się korzystna w procesie separacji elektrostatycznej, a klasa wielkości -0.63 mm zawiera większość granulek miedzi . Separacja elektrostatyczna umożliwia odzyskanie do 95% miedzi zawartej w odpadach granulowanych o wielkości -0.63 mm, z czystością ponad 99,8% . Pomimo, że miedź stanowi mniej niż 1% klasy wielkości +0.63 mm, nadal można ją odzyskać z wysoką czystością poprzez ulepszenie technologii cięcia odpadów kablowych i procesu separacji między miedzią a granulkami gumy o wysokiej przewodności .

Ekologiczne i ekonomiczne korzyści recyklingu

• Recykling miedzi zużywa mniej energii i jest tańszy w porównaniu z wydobywaniem miedzi z kopalń, co przyczynia się do jej zrównoważenia .
• Przetworzona miedź zachowuje swoją przewodność elektryczną i może być ponownie wykorzystana, co czyni ją ważnym alternatywnym materiałem na przyszłe potrzeby miedzi .
• Plastik z recyklingu odpadów miedzianych może być użyty do produkcji nowych powłok przewodów, koszy na śmieci, podeszew butów itp. .
• Dzienny zysk z maszyny do recyklingu kabli może wynosić około 7431,4 USD .
• Recykling zmniejsza ilość odpadów wysyłanych na wysypiska, co przyczynia się do obniżenia emisji gazów cieplarnianych i łagodzenia zmian klimatycznych .
• Recykling oszczędza naturalne zasoby, takie jak drewno, woda i minerały, co pomaga w ochronie ekosystemów i bioróżnorodności .
• Recykling zapobiega zanieczyszczeniom, redukując potrzebę pozyskiwania nowych surowców, co z kolei zmniejsza zanieczyszczenie powietrza i wody .
• Recykling tworzy nowe miejsca pracy w przemyśle recyklingowym i produkcyjnym .
• Recykling pozwala zaoszczędzić pieniądze, redukując koszty utylizacji odpadów i wydatki na surowce .
• Generuje dochody dla zakładów recyklingowych, przedsiębiorstw i rządów ze sprzedaży przetworzonych materiałów .
• Przemysł recyklingowy stworzył prawie 90 000 miejsc pracy w Wielkiej Brytanii między 2014 a 2019 rokiem, z łączną liczbą 560 000 pracowników .
• Recykling pomaga budować zielone branże, które stosują zrównoważone praktyki i wykorzystują materiały z recyklingu, promując innowacje międzybranżowe .
• Współpraca i partnerstwo między przedsiębiorstwami, agencjami rządowymi i organizacjami non-profit mogą tworzyć nowe modele biznesowe i możliwości rozwoju rynku .
• Podnosi świadomość publiczną na temat zrównoważonej konsumpcji i produkcji .
• Zachęca jednostki do działania i zmniejszenia ich wpływu na środowisko .
• Promuje zaangażowanie społeczności i spójność poprzez wspólne wysiłki na rzecz stworzenia czystszego i bardziej zrównoważonego środowiska .
• W 2012 roku recykling i działania związane z ponownym wykorzystaniem materiałów odpowiadały za 681 000 miejsc pracy, 37,8 miliarda dolarów wypłat i 5,5 miliarda dolarów przychodów podatkowych w Stanach Zjednoczonych .
• Przemysł metali żelaznych przyczynia się najwięcej do tworzenia miejsc pracy, wynagrodzeń i generowania przychodów podatkowych, po którym następują budownictwo i rozbiórka (C&D) oraz metale nieżelazne, takie jak aluminium .
• Redukcja produkcji śmieci i ponowne wykorzystanie materiałów są kluczowe dla ochrony środowiska, oszczędzania zasobów i zrównoważonego rozwoju planety dla przyszłych pokoleń .
• Stopa recyklingu NIH dla obowiązkowych materiałów do recyklingu wyniosła 60% w CY2021, z celami rządowymi na poziomie 50% do 2025 roku .
• Stopa unikania odpadów w CY2021 wyniosła 49%, uwzględniając redukcję źródła i ponowne wykorzystanie oprócz recyklingu .
• Średnia ilość odpadów NIH w 2021 roku wyniosła 270,71 ton, znacznie mniej niż w 2019 roku .
• W CY2021 NIH otrzymało miesięczne przychody z recyklingu: 5173,68 USD za karton, 1368,81 USD za mieszany papier, 10 659,85 USD za złom, 754,82 USD za palety drewniane i 1572,24 USD za stojaki na końcówki pipet, co w sumie dało prawie 235 000 USD za rok .

Wyzwania i przeszkody w recyklingu kabli miedzianych

• Złożoność składu kabli: Nowoczesne kable zawierają różne materiały, w tym tworzywa sztuczne, metale i izolacje, co utrudnia ich recykling .
• Ręczny demontaż: Proces oddzielania różnych materiałów w kablach jest często manualny, czasochłonny i wymaga dużego nakładu pracy, co zwiększa koszty .
• Brak infrastruktury recyklingowej: Nie wszystkie regiony posiadają niezbędną infrastrukturę do efektywnego recyklingu kabli, co prowadzi do niewłaściwego ich utylizowania i szkód dla środowiska .
• Potencjalne ryzyko zdrowotne: Nieprawidłowe postępowanie i utylizacja kabli miedzianych mogą prowadzić do uwalniania szkodliwych substancji, stwarzając zagrożenie dla pracowników i środowiska .
• Brak zachęt ekonomicznych: Koszt recyklingu kabli miedzianych czasami przekracza wartość odzyskanych materiałów, co czyni go ekonomicznie nieatrakcyjną opcją .
• Wyzwania regulacyjne: Niespójne regulacje i standardy między regionami mogą komplikować proces recyklingu i tworzyć bariery wejścia .
• Zarządzanie e-odpadami: Recykling kabli miedzianych jest częścią szerszego problemu zarządzania e-odpadami, który obejmuje recykling skomplikowanych produktów elektronicznych zawierających różne materiały .
• Brak świadomości konsumentów: Konsumenci często nie zdają sobie sprawy z ważności recyklingu kabli miedzianych oraz odpowiednich metod ich utylizacji, co prowadzi do niewłaściwego ich wyrzucania .
• Szybkie postępy technologiczne: Gwałtowny rozwój technologii może prowadzić do przestarzałości, tworząc ciągłe źródło e-odpadów, w tym kabli miedzianych .
• Zbieranie i transport: Zebranie wyrzuconych kabli miedzianych może być trudne ze względu na ich rozproszony charakter i gabaryty. Dodatkowo, transport tych kabli do zakładów recyklingowych wymaga odpowiedniej logistyki i obsługi, aby zapobiec uszkodzeniom i zapewnić bezpieczeństwo.
• Sortowanie i separacja: Sortowanie i separacja miedzi od innych materiałów to proces pełen wyzwań.
• Ryzyko zdrowotne i bezpieczeństwa: Recykling kabli miedzianych może narazić pracowników na kontakt z niebezpiecznymi materiałami, takimi jak ołów i kadm, co może spowodować poważne problemy zdrowotne.
• Obawy środowiskowe: Proces recyklingu może prowadzić do uwalniania niebezpiecznych substancji, takich jak ołów, rtęć i kadm, które mogą zaszkodzić środowisku i zdrowiu ludzkiemu, jeśli nie są odpowiednio zarządzane.
• Opłacalność ekonomiczna: Rentowność recyklingu kabli miedzianych zależy od wielu czynników, w tym ceny miedzi, kosztów recyklingu i dostępności złomu kablowego.
• Postępy technologiczne: Wdrożenie zaawansowanych technologii, takich jak automatyzacja, robotyka i sztuczna inteligencja, może poprawić wydajność i zrównoważenie recyklingu kabli miedzianych. Jednakże, te technologie mogą być kosztowne w implementacji i wymagają znaczących inwestycji w infrastrukturę i szkolenia.
• Narodowe polityki wspierające, takie jak zakup odpadów kablowych w Indiach, mogą również przyczynić się do jasnej przyszłości biznesu recyklingu przewodów miedzianych .

Przyszłość recyklingu miedzi z kabli

• Przyszłość biznesu recyklingu miedzi z kabli jest obiecująca ze względu na ogromne zapotrzebowanie na miedź i szerokie zastosowanie produktów z recyklingu. Recykling ten staje się ważnym źródłem w dziedzinie produkcji sztuki z miedzi, w tym różnorodnych miedzianych drzwi .
• Analiza S&P Global przewiduje znaczny wzrost zapotrzebowania na miedź w związku z elektryfikacją i przejściem na czyste źródła energii. W scenariuszu „Rocky Road” prognozowany jest niedobór podaży miedzi, który może wynieść do 9,9 miliona metrycznych ton do roku 2035 .
• Firmy zaangażowane w recykling elektroniki ogłosiły ostatnio duże inwestycje, aby zapewnić stałe dostawy surowca zawierającego miedź, rozpoznając przyszły wzrost popytu i niedobór podaży .
• Inwestycje w wydobycie miedzi i recykling wskazują na optymistyczne prognozy dotyczące popytu na miedź. Miedź jest niezbędna dla wysiłków dekarbonizacyjnych, takich jak pojazdy elektryczne i infrastruktura energii odnawialnej .
• Prognozy przewidują popyt na miedź, który może przewyższyć znane rezerwy. Sektor recyklingu oczekuje, że każdy gram złomu miedzianego będzie potrzebny, aby sprostać przyszłemu zapotrzebowaniu .
• Światowa produkcja miedzi w kopalniach wzrosła o 4,5% w styczniu 2023 roku w porównaniu z poprzednim rokiem. Konsumpcja miedzi spadła w USA i nieznacznie wzrosła w Europie w styczniu 2023 roku w porównaniu do stycznia 2022 roku .
• Wykonawcy i członkowie zarządu firm recyklingowych wydają się przygotowywać na wzrost popytu na miedź .

Wszystko o miedzi – podsumowanie

Czym jest miedź elektrolityczna i dlaczego jest używana w przewodach elektrycznych?

Miedź elektrolityczna w gatunku ETP to metal o wysokiej czystości i doskonałej przewodności elektrycznej, co sprawia, że jest ona często wykorzystywana w przewodach elektrycznych. Ze względu na swoje właściwości, miedź ETP jest stosowana w przesyle i dystrybucji energii elektrycznej oraz w telekomunikacji.

Dlaczego przewody elektryczne są wykonane z miedzi?

Przewody elektryczne wykonuje się z miedzi, ponieważ jest to metal charakteryzujący się wysoką przewodnością elektryczną, co sprawia, że jest ona idealnym materiałem do przewodzenia prądu elektrycznego.

Jak należy postępować z izolacją pochodzącą z kabli?
Izolację od przewodów elektrycznych należy wyrzucać do pojemnika na odpady zmieszane. Odpady zmieszane są następnie przetwarzane w instalacjach do mechaniczno-biologicznego przetwarzania odpadów (MBP) lub w instalacjach do termicznego przekształcania odpadów, czyli spalarniach.

Dlaczego żyły przewodów najczęściej wykonuje się z miedzi lub aluminium?

Żyły przewodów wykonuje się z miedzi lub aluminium, ponieważ te metale są giętkie i łatwe w instalacji. Miedziane kable, dzięki mniejszej średnicy żył, są bardziej elastyczne i lepiej nadają się do zastosowań, które wymagają dużej ruchomości. Ponadto, łatwiej jest instalować i naprawiać kable miedziane niż aluminiowe, co jest związane z mniejszym polem przekroju miedzi w porównaniu do aluminium przy tym samym prądzie znamionowym.

Źródło:

• https://copperalliance.org/resource/copper-recycling/
• https://copperalliance.org/policy-focus/climate-environment/recycling/
• https://www.cuspuk.com/sustainability/copper-recycling/
• https://fastercapital.com/questions/why-copper-recycling-is-important.html
• https://www.gardnermetals.com/economic-benefits-of-copper-recycling/
• https://www.sustainable-recycling.org/reports/recovering-copper-from-e-waste-cables-a-fact-sheet/
• https://mineralsmakelife.org/blog/the-importance-of-copper-for-modern-life/
• https://mineralsmakelife.org/blog/copper-plays-a-critical-role-in-our-industrial-world/
• https://copper.org/education/copper-is/
• https://www.copper.org/education/c-facts/metal/print-category.html
• https://copperalliance.org/sustainable-copper/about-copper/copper-an-essential-resource/
• https://m.copperwirerecyclingmachinery.com/news/Industry_news/future_of_copper_wire_recycling_business_1126.html
• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1674200119300410
• https://www.youtube.com/watch?v=q1uydkYHJj4
• https://en.hamos.com/wissenswertes/recyclingverfahren-fur-altkabel
• https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/02726351.2020.1756545
• https://palmetto.com/learning-center/blog/why-you-should-recycle-environmental-economic-benefits
• https://www.slrecyclingltd.co.uk/what-are-the-economic-benefits-of-recycling/
• https://www.linkedin.com/pulse/power-recycling-benefits-environment-economy-society-join-tanuu-shree
• https://www.epa.gov/smm/recycling-economic-information-rei-report
• https://nems.nih.gov/environmental-programs/pages/benefits-of-recycling.aspx
• https://www.wastewiseproductsinc.com/blog/programs-initatives/the-challenges-of-copper-recycling/
• https://resource-recycling.com/e-scrap/2022/08/10/analysis-future-to-bring-large-copper-shortfalls/
• https://www.recyclingtoday.com/news/copper-recycling-europe-usa-supply-demand-pricing-2023-aurubis-sims/