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锂离子电池的循环经济(五):监管、储存和运输要求

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2021-07-26 浏览:
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4.2 锂离子电池作为危险废物的监管

在回收或处置之前累积、储存或处理的锂离子电池(被规定为危险废物)以及正在回收或处置的锂离子电池必须遵循RCRA法规的严格处理要求。

对于产生危险废物的实体,根据其每月产生的危险废物数量进行管理。联邦法规规定了危险废物产生者的三个联邦子类别:

•极少量的废物产生者是指每月产生100千克(约220磅)或更少危险废物的实体。

•少量的废物产生者是指每月产生100千克(约220磅)至1000千克(约2200磅)危险废物的实体。

•大量的废物产生者是产生1000千克(约2200磅)或更多危险废物的实体。

锂离子电池的危险废物产生者的状态可能根据锂离子电池的重量或累积量而发生变化。电池储能系统中使用的锂离子电池重量因其电压和容量而有所不同。电动汽车中使用的锂离子电池重量约为40~60磅,而固定式电池储能系统的锂离子电池重量可能超过200磅。如果月累计量或废物产生量发生变化,则废物产生者的状态也可能每月发生变化。

考虑因素:根据上述锂离子电池重量,任何拥有37至56节或以上使用过的电动汽车电池或12节或以上使用过的固定电池的个人或实体可被视为RCRA大量的废物产生者,但须遵守严格的监管要求和潜在的法律责任。

4.3 锂离子电池作为通用废物的监管

EPA法规将电池(包括大容量锂离子电池)作为一类危险废物进行监管,可作为通用废物进行管理。通用废物是危险废物的一个子集,其废物管理要求通常没有危险废物条例严格。美国环境保护署通过了通用废物条例,以简化危险废物管理条例,并鼓励收集和回收某些危险废物类别。不要求处理这些废物的产生者将其合格的危险废物作为通用废物进行管理;通用废物法规是危险废物法规的可选替代品危险废物鉴定。

考虑因素:美国环境保护署还为某些材料制定了替代性的监管控制措施使它们被回收利用,以鼓励收集和回收某些类别的危险废物。

铅酸蓄电池可以作为通用废物进行管理,也可根据替代标准进行管理,并对处理、再生、收集和处理的要求不太严格的监管控制回收前废铅酸蓄电池的储存。

与普遍的废物管理条例不同,替代监管控制仅适用于用于资源回收的铅酸蓄电池。对锂离子电池的类似指定可以减少对责任的担忧,并使回收锂离子电池的经济性与处置更具竞争力。

因为通用废物规则比危险废物规则更严格,管理RCRA危险废物计划可以选择采用任何联邦通用废物分类。美国各州也可以委托监管机构进行监管。因此,美国州和地方的普遍废物计划锂离子电池的处理、储存、运输和处理要求可能因司法管辖区而异。截至2020年10月,所有50个州和哥伦比亚特区都允许使用电池作为通用废物而非危险废物管理。

处理通用废弃物的人员和实体根据任何时候累积的通用废弃物量进行管理。联邦法规规定了通用废物产生者的两个联邦法规子类别:

·小批量通用废物产生者是指在任何时候累积少于5000kg(约11000磅)通用废物的实体。

·大量的通用废物产生者是指累积5000kg或更多的实体。

上述讨论(第4.1.2节)类似,大容量锂离子电池的通用废物产生者的状态可以根据锂离子电池的重量和生成量或累积量而变化。

4.4、危险废物和通用废物处理的比较、储存和运输要求

在本节中,将比较美国联邦RCRA对指定为危险废物和通用废物的材料。必须指出的是,有权管理自己的危险废物计划的实全可以选择包括超出本节讨论的联邦要求。

4.4.1、产生者和处理者的要求

一般来说,处理要求根据废物的分类而有所不同(即危险废物)产生或累积的废物数量。

表6比较了联邦危险废物产生者和通用废物处理者的要求。

表6美国联邦危险废物产生者和通用废物处理者要求

4.4.2、处理、储存和处置设施及目的地设施要求

任何在回收或处置之前储存锂离子电池(分类为危险废物或通用废物)的实体可能会受到更多RCRA法规的约束。危险废物产生者在回收/处置前储存分类为危险废物的锂离子电池,或在回收前储存二次锂离子电池材料的时间超过产生者条例(第4.4.1节)允许的时间,必须遵守危险废物处理、储存和处置的规定,以及处置设施(TSDF)要求,否则将因不符合要求而受到处罚。必须符合通用废物目的地设施的要求,或因不符合要求而受到处罚。

如果第三方回收商在回收或处置前将锂离子电池储存一定时间,则需要接受分类为危险或通用废物的锂离子电池的第三方回收商也必须遵守处置设施(TSDF)或目的地设施监管要求。在回收或处置前未储存危险或通用废物的回收商不受处置设施(TSDF)或目的地设施要求,但仍必须符合概述的通知、货单、报告和其他联邦要求。

危险废物运输安全设施和通用废物目的地设施监管的主要区别在于,运输安全设施有明确的要求,而通用废物目的地设施没有,但他们必须在现场保留废物装运收据记录。美国联邦政府对危险废物处置设施(TSDF)和通用废物目的地设施的要求包括:

•关于废物类型和管理活动的位置和描述的通知

•EPA识别号

•RCRA许可证

•来料废物的化学和物理分析

•安全措施和设施检查

•人员培训

•符合设施选址标准

•通信/报警系统和安全设备

•就预防安排与地方当局进行协调

•应急计划管理

•现场或随叫随到的紧急协调员

•货单(如果处置设施(TSDF)要求,目的地设施必须在现场保留装运记录)

•设施运行记录

•有关设施产生的废物的性质、数量和处置的两年期报告,必须提交给EPA或州监管机构

•地下水标准违反检测、监测和响应计划

•关闭和关闭后计划、成本估算和保证

•工艺通风口和设备泄漏的空气排放标准

4.5、运输和出口要求

作为危险废物或通用废物管理的锂离子电池的运输者可能受到特定包装、文件和其他运输相关要求的约束。此外,出口管制也可能适用。在本节中,将讨论RCRA危险品和通用运输条例,以及美国运输部(DOT)针对公路和铁路运输、航空运输和海运的危险品条例(HMR)。此外,还讨论了RCRA危险和普遍废物以及国际出口要求。

RCRA将危险废物和通用废物运输者定义为从事危险废物或通用废物的场外空运、铁路、公路或水路运输的人员。

表7比较了美国联邦政府对危险废物和通用废物运输者的要求。

表7 美国联邦政府危险废物运输车和通用废物运输者要求

4.5.1、公路和铁路运输

RCRA危险废物和锂离子电池的通用废物运输工具也必须符合DOT危险材料法规。DOT将锂离子电池规定为9类危险材料。有害物质的部分定义为能够对健康、安全构成不合理风险的物质或材料,通过公路或铁路运输被归类为危险品的锂离子电池的任何人也应遵守DOT的危险品条例。锂离子电池的运输条例因运输方式(如航空或公路)而异。DOT危险品法规可能包括(取决于电池的能量容量和运输方式):

•包装规范。

•危险标记要求,如标记和标签包装。

•电池必须是经证明符合《联合国试验和标准手册》第三部分第38.3分节106标准的类型。

•一批货物中所有危险品的装运文件,包括其基本描述、数量、包装类型、托运人证明和应急响应信息/电话号码。

•对所有危险品员工进行危险品培训。

•遵守《联合国试验和标准手册》和记录保存要求。

考虑事项:通过公路(而不是飞机或船舶)运输大容量的锂离子电池(额定容量高于100Wh的锂离子电池)的人员可能有资格获得与包装、标签和危险品员工培训。DOT危险品要求的一些例外通常仅适用于容量较小的锂离子电池(额定容量低于100Wh或更低的锂离子电池)的运输。

4.5.2、航空运输

任何运送锂离子电池进行回收、再利用或航空运输处理的人员应了解国际民用航空组织(ICAO)的技术说明。根据DOT法规和ICAO技术说明,航空运输的锂离子电池被规定为危险品(如危险材料)。DOT授权在国内和国际飞机运输中使用ICAO技术说明。DOT法规和ICAO技术说明法规规定了严格的锂离子电池货物包装和标签要求,并要求锂离子电池按其容量的30%或以下收取费用。DOT法规和国际民航组织技术文件禁止空运受损、有缺陷或目的地为处置的锂离子电池,以及禁止将锂离子电池作为货物在客机上运输。

4.5.3、船舶运输

任何运输锂离子电池进行回收、再利用或船舶处置的人员应了解《国际海运危险货物(IMDG)规则》。DOT授权使用IMDG规范危险品进行国内和国际船舶运输。根据DOT和IMDG法规,锂离子电池被规定为危险品。DOT法规和IMDG规范规定了严格的包装和运输要求。

标签要求锂离子电池船舶装运的货物和要求锂离子电池被标记为第9类杂项危险品。此外,DOT法规和IMDG规范要求锂离子电池受损、有缺陷,或目的地处理和海运显示标签,表明包装包含损坏或有缺陷的锂离子电池,并有额外的包装要求(例如,损坏或有缺陷的电池必须在单独的封闭式包装中运输),并防止短路。

4.5.4、出口

向美国出口锂离子电池的“资源回收、循环利用、回收、直接再利用或替代品”的任何人应遵守RCRA和国际要求,例如:

•经济合作与发展组织(OECD)理事会关于控制运输回收作业的废物越界转移的决定。

•《危险废物越界转移及其处置》(巴塞尔公约)

这些国际和跨境要求可纳入现有的国内法规(如RCRA),或与美国法规协调工作,这些法规管理用于回收、再利用的锂离子电池的运输或处理。例如RCRA条例参考了经合组织的要求,并提供了对加拿大出口的具体规定。此外,尽管美国不是巴塞尔公约的缔约国,但经合组织的要求在很大程度上反映了巴塞尔公约的要求。根据经合组织的要求,需要遵守国际运输协定和所有适用的国际和国家法律法规。其出口要求包括:

•EPA同意书,记录目的地国家蓄水要求和同意的具体内容。

•遵守同意确认合同要求,包括通知和跟踪规范、移动文件和货单说明。

•向EPA提交详细的年度报告。

•详细记录。

4.6、违规处罚

利益相关者可能要考虑违反危险废物和有害物质法规的民事和刑事责任。在废物生成过程中可能会发生冲突。其中包括出口、处理、运输、处理、储存或处置归类为危险废物或通用废物的锂离子电池,或在运输归类为危险材料的锂离子电池。本节讨论一些与RCRA和DOT违反美国国内法规相关的责任。

4.6.1、RCRA危险废物和通用废物法规

不遵守任何RCRA规定可能导致民事和刑事处罚。美国环境保护署有权:

•发布一项命令,评估每违反一天最多101439美元的民事处罚。

•发布命令,要求在规定期限内立即遵守。

•发布民事处罚和合规令。

•在适当的美国地区法院提起民事诉讼,以获得处罚和适当的禁令。包括临时或临时禁令。

美国环境保护署还可以在合规令的规定期限后,对违反规定的行为处以每天高达61098美元的罚款,并可以暂停或吊销违规者的许可证。

违反RCRA规定的犯罪行为也可能导致高达50000美元的罚款,并处以最高两年监禁,或两者兼有。

•在任何申请、标签、货单、记录、报告、许可证或为遵守联邦或州法规而提交、保存或使用的其他文件中故意遗漏重要信息或作出任何虚假的重要声明或陈述。

•故意产生、储存、处理、运输、处置、出口或以其他方式处理任何特征性危险废物,故意销毁、更改、隐藏或未提交任何记录、申请、货单、报告或其他为遵守法规而需要保存或提交的文件。

•故意在没有货单的情况下运输,或导致在没有货单的情况下运输联邦或州危险废物法规要求附带货单的任何“特征危险废物”。

如果任何人员明知有上述违法行为之一,又知道这违法行为使他人面临死亡或严重人身伤害的迫在眉睫的危险,他们可能会受到法律制裁,最高罚款25万美元(如果违规者是实体,最高罚款100万美元)或最高15年监禁,或两者兼而有之。

考虑因素:美国各州对违反危险废物法规的处罚可能比联邦法规中概述的处罚要轻。例如,如果在加利福尼亚故意或过失违反加利福尼亚州危险废物法律法规或根据这些法律法规颁发的许可证的规定,将承担高达70000美元的赔偿责任。

4.6.2、DOT危险品法规

如果不遵守DOT危险品法规、命令、特别许可证或批准可能导致民事或刑事处罚。美国运输部可提起民事诉讼以执行DOT危险品法规、命令、特别许可证或批准。如果有理由相信存在危险,将暂停或限制危险品的运输,或消除或减轻危险。其民事处罚可包括:

•每违反一项规定,最高赔偿81.993美元。

•每违反一项规模会导致死亡、严重疾病或对任何人造成严重伤害或实质性财产损失的行为,最高赔偿191316美元。

•每次与培训相关的违规至少493美元。

明知、故意或鲁莽违反任何DOT危险品法规、命令、特别许可或批准的人员可能会受到刑事处罚,其中包括罚款,不超过五年的监禁(如果违反行为涉及释放有害物质导致人员死亡或人身伤害,则不超过10年),或两者兼而有之。

5、各州政策

电池储能行业利益相关者可能想考虑明确地解决在电池储能系统和电动汽车应用中使用的大容量锂离子电池的再利用、恢复和处理的状态策略。截至2021年1月,没有任何美国联邦政策涉及大容量锂离子电池的再利用或报废管理选项。调查发现,美国只有北卡罗来纳州和加利福尼亚州的政策直接针对电池储能系统和电动汽车中使用锂离子电池的再利用或报废管理选项。不过,夏威夷州提出了一项法案,如果该法案颁布,将需要进行全面研究,以确定处理和回收包括电池在内的清洁能源材料的最佳实践。加州还有一项由州领导的政策倡议,研究电池储能系统和电动汽车使用的锂离子电池的再利用或报废管理选项。图2展示了美国解决电池储能系统和电动汽车中使用的大容量锂离子电池的再利用、恢复和处置的政策。

图2 美国各州的大容量锂离子电池材料管理政策(已颁布、待定和各州领导的计划)

5.1、制定的政策  

本节总结了截至2021年1月的现行美国法规,其中明确规定了储能系统和电动汽车大容量锂离子电池的再利用/回收或处置。  

5.1.1、加利福尼亚州的政策  

2018年,加州通过一项法律,研究并建议电动汽车锂离子电池的再利用和回收政策。这项法律责成加州环境保护局(CalEPA)成立一个咨询小组,研究并为环境保护提供政策建议的再利用/回收与电动汽车一起出售的锂离子电池。其法律规定,政策建议至少必须包括:  

•考虑电动汽车锂离子电池生命周期。

•在电池储能系统中重复使用电动汽车锂离子电池的机会和障碍。  

•最佳管理考虑电动汽车锂离子电池。

•不同管理实践对环境的总体影响。

•考虑州内和州外方案回收电动汽车锂离子电池

2019年11月,加州环境保护局(CalEPA)成立了锂离子汽车电池回收咨询小组,共同研究和解决电动汽车锂离子电池的管理问题。该小组须在2019年4月1日至2022年4月1日之间的每季度召开一次会议,并与在电池回收领域开展研究的大学和研究机构、电动汽车和混合动力汽车制造商以及回收行业进行磋商。在2022年4月1日之前,该小组必须向加利福尼亚州立法机构提交政策再确认,以确保尽可能接近100%的加州电动汽车锂离子电池在报废时以安全、经济有效的方式重新使用或回收。  

5.1.2、北卡罗来纳州的政策

2019年,北卡罗莱纳州通过了一项法案,研究和开发储能系统的电池的再利用、回收和处置问题。该法律规定了北卡罗莱纳州环境管理委员会和北卡罗莱纳州环境质量部,并考虑到:

•储能系统的电池或其组成是否符合州和联邦法律规定的固体废物特征。

•储能系统电池是否具有危险固体废物的特性。

•预处理的储能系统电池材料管理方法以及与每种方法相关的经济和环境成本和效益,包括再利用、再循环和处置。

•不同类型储能系统电池的预期经济生产寿命。

•在该州部署的储能系统电池的容量,未来的计划部署,以及如果填埋处理将对州填埋场产生的影响。

•与储能系统电池材料管理、退役和财务保证相关的联邦、州和国际监管要求调查。

•收集和运输储能系统电池用于再利用、翻新、回收或处置所需的基础设施。

•是否应为公用事业规模的太阳能发电项目以外的应用制定回收报废储能系统电池的管理计划,如果是,应为制造商向州内销售储能系统电池制定费用。

北卡罗莱纳州环境质量部按照法案的要求建立了一个利益相关者流程,以告知储能系统电池材料管理的监管计划。北卡罗莱纳州环境质量部和委员会从2019年12月1日开始提交了关于其活动和进展的季度联合临时报告;最终报告于2021年1月1日提交。最终报告得出结论,某些储能系统电池(如锂离子电池)具有危险特性,现有的管理危险电池的法规适用于储能系统电池。因此,在最终报告中,北卡罗莱纳州环境管理委员会和北卡罗莱纳州环境质量部没有建议制定储能电池的具体监管计划。

5.2、拟议(待定)立法

本节概述了针对电池储能系统和电动汽车大容量锂离子电池的再利用/回收和处置的拟议美国联帮立法。截至2021年1月,调查发现美国联邦立法草案中没有明确提及这些电池的再利用、回收或处置。然而,夏威夷州立法机关提出的一项法案解决了包括电池在内的清洁能源材料的再利用和报废管理问题。此外,亚利桑那州在2020年立法会议上提出了一项法案(该法案未获通过),该法案将设立一个回收基金,要求在该州销售或租赁电动汽车电池的任何人员收取费用,要求将电动汽车电池送至州批准的回收设施,而且本应禁止在固体废物填埋场进行处置。尽管亚利桑那州法案未能通过,但它提供了另一个监管框架的例子,可用于实现大容量锂离子电池的再利用和再循环。

5.2.1、夏威夷州的政策

2021年1月,夏威夷州提出了众议院第1333号法案,该法案如果颁布,将要求夏威夷州能源办公室与夏威夷州卫生部合作进行一项综合研究,以确定处理和回收废弃清洁能源的最佳做法材料,其中包括电池。该法案没有明确指出电池,但很可能包括电池储能系统中的锂离子电池,因为该法案还要求研究包括预计将被废弃的太阳能发电系统的部分组件(即光伏面板、玻璃、电池板、电线和电池)。就像北卡罗来纳州的法律一样,该法案将要求研究解决具体问题,其中包括:

•该州需要处理或回收的退役光伏和太阳能发电面板的数量。

•其他类型的清洁能源材料预计将大量丢弃在夏威夷,其中包括玻璃、薄膜、电线、逆变器和电池。

•这些清洁能源材料的类型和化学成分。

•收集、处置和回收这些清洁能源材料的最佳实践。

•这些清洁能源材料的处置或回收应收取哪些费用。

·夏威夷州能源办公室和卫生部认为适当的管理、回收和处置这些清洁能源材料的任何其他问题。

夏威夷州能源办公室将被要求在2022年向立法机构提交一份关于这一研究进展的临时报告,并在2023年提交一份最终报告。最终报告必须包括研究结果、建议和由此产生的任何拟议立法。

5.3、美国各州主导的举措

除了加利福尼亚州的立法授权,2019年还将研究和重新确定电池储能系统和电动汽车锂离子电池的再利用和回收政策,加州公用事业委员会(CPUC)和加州IIA资源回收和再利用部签署了一份谅解备忘录(MOU),以合作制定统一的方法处理废弃的电动汽车电池、储能电池和相关设备。

6、结论

美国电动汽车和固定式电池储能系统退役的锂离子电池的预期数量迅速增长带来了材料管理问题;不过,这也可能带来美国锂离子电池资源的回收市场和二级市场的机会。回收的锂离子电池材料可以带来生产机会,减少资源约束,提高关键锂离子电池资源的供应链安全性。锂离子电池的再利用和回收工作还可以减少与电池寿命相关的负面环境影响,并在美国创造新的和扩大的市场和就业机会。

然而在美国,有许多技术、经济和监管因素阻碍了锂离子电池的循环经济。简而言之,在美国,这些因素影响了大容量锂离子电池的可用性和成本效益,而如今锂离子电池通常被处理掉。

需要采取政策措施,使电池储能系统价值链上的参与者能够积极主动地采取合作行动,实施锂离子电池的环境可持续管理决策。美国政府资助的研发和分析可以设计出耐用、更易重复使用、易于回收的电池,并提供更高效、更具成本效益的重复使用、回收服务、商业模式和服务。研发和分析还可以通过回答有助于缓解市场和监管不确定性的问题,使私人投资在新的和扩大的电池储能市场机会的早期阶段成为可能。明确定义的联邦和州法规可以授权和激励锂离子电池再利用和基于回收的资源回收。此外,对目前管理固体和危险废物的监管方案进行修改,可以减少与处理、运输、积累、储存和处理用于回收和资源回收的锂离子电池相关的障碍。

尽管这一调查报告的范围仅限于电动汽车和电池储能系统锂离子电池再利用、回收驱动因素、障碍和驱动因素以及美国的监管和政策考虑,但未来的研究可以分析和解决再利用/回收锂离子电池的国际努力。未来有关国际上为锂离子电池再利用/再循环所做努力的研究,可以进一步为美国缓解市场和监管不确定性,以及通过分析其他国家已经实施或正在发展的政策和监管控制的影响来扩大市场机会的努力提供信息。此外,未来将研究分析已实施的小型电池或其他技术的再利用、回收监管和政策举措,可能有助于人们进一步了解驱动因素、障碍,通过提供可转让政策和法规的例子,鼓励重复使用和再循环以及可持续的材料管理实践,为大容量锂离子电池提供循环经济的促进因素。(未完待续,严禁转载)

关键字:锂离子电池

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