Bakgrundsdokument för Engångsbatterier 2003-04-02
Bakgrundsdokument Engångsbatterier, 001/3.0 Innehåll Sida Sammanfattning 1 Inledning och historik 1 Andra styrmedel på området 2 Lagstiftning gällande batterier 2 Andra miljömärkningar 2 Marknadsöversikt 3 Beskrivning av produkten 3 Primärceller 3 Sekundärceller 4 Produktens miljöpåverkan - RPS 5 Bakgrund till ställda krav 5 Kemikalier (krav 4.1) 5 Emballage (krav 4.2) 6 Retursystem för produkter och emballage (krav 4.3) 6 Driftstid (krav 5.1) 6 Miljö- och kvalitetsstyrning (6.2) 7 Analyser och kontroll metallinneåll (krav 7.2.1) 8 Framtida kriterier och behov av utredningar 8 Referenslista 9
Bakgrundsdokument Sida 1 av 9 Sammanfattning Det största miljöproblemet med primärbatterier är spridning av metaller. Främst har fokus legat på tungmetallerna bly, kadmium och kvicksilver. Idag tillsätts kvicksilver endast i vissa knappceller. För övrigt förekommer dessa metaller endast som förorening i batterierna. Genom att ställa krav på lågt innehåll av dessa tre ämnen minskar man spridningen av metaller i vår miljö. Den totala konsumtionen av batterier beror mycket på den utveckling som sker av elektrisk och elektronisk apparatur. Genom att gynna batterier med en lång driftstid kan mängden batterier begränsas och därmed också spridningen av metaller. Kravet på driftstid har därför skärpts i den nya versionen av kriterierna. Det finns vissa applikationer och vissa konsumtionsmönster där det även ur miljösynpunkt är mest lämpligt att välja engångsbatterier. Då är det också motiverat att ställa miljökrav på denna produktgrupp för att skilja ut de ur miljösynpunkt bästa produkterna. Revideringen av kriteriedokumentet för engångsbatterier har skett på sekretariatsnivå. För kraven på driftstid har vi arbetat tillsammans med en konsult. Bakgrundsdokumentet innehåller en kortfattad beskrivning av produkten och dess miljöpåverkan, en översikt över andra styrmedel på området, en marknadsöversikt och bakgrund till de krav som ställs. Inledning och historik De första kriterierna för engångsbatterier fastställdes av Nordiska Miljömärkningsnämnden 1996. Dokumentet har sedan förlängts och reviderats och utges idag som version 3.0. Den största ändringen i den nya versionen av kriterierna är att kravet på driftstid skärpts betydligt. Krav på metallinnehåll formuleras nu som exakta maximala halter och ingår inte längre i en dynamisk formel. Den definition av produktgruppen som står i version 2 av dokumentet är fortfarande relevant. Definitionen är dock omformulerad så att den ska bli så allmängiltig som möjligt och inte utesluta någon speciell batterikemi.
Sida 2 av 9 Bakgrundsdokument Andra styrmedel på området Lagstiftning gällande batterier EU-kommissionens direktiv 98/101/EG (22 december 1998) förbjuder försäljning av batterier och ackumulatorer som innehåller mer än 5 ppm kvicksilver från och med 2000-01-01. Undantaget är knappceller där innehållet av kvicksilver tillåts vara maximalt 2 viktprocent. Förbudet gäller även sådana batterier som är monterade i produkter vid försäljning. Förbudet gäller också i Norge. I Danmark, Finland och Sverige ska batterierna märkas om halten kvicksilver överstiger 5 ppm eller om halten kadmium överstiger 250 ppm eller om halten bly överstiger 4000 ppm. I Norge ska batterierna märkas om halten kvicksilver och kadmium tillsammans överstiger 250 ppm eller om halten bly överstiger 4000 ppm. EU-direktiv, Directive on batteries and accumulators, är under behandling inom EU. Detta direktiv, som alltså ännu inte beslutats, fokuserar främst på utfasning av kadmium, återvinningssystem av batterier samt märkning av batterier. Andra miljömärkningar Der Blaue Engel 1, den tyska miljömärkningen, har kriterier för flera typer av batterier. Litiumbatterier får inte innehålla varken kvicksilver eller kadmium. För zink-luftbatterier gäller att halten kvicksilver får vara högst 60 mg per Ah. För RAM-batterier (Rechargeable Alkaline Manganese batteries) inklusive laddare till dessa gäller förutom krav på metallinnehåll (gränsvärde för kvicksilver 5 ppm och kadmium 10 ppm) också att batteriet måste kunna laddas upp minst 25 gånger. Vid den 25:e uppladdningen skall batteriet ha minst 40% av originalkapaciteten. I kriterierna ställs även krav på att batterierna inte får innehålla ämnen som finns listade i Annex 1 i EU-direktiv 67/548/EEC. Environmental Choice Program 2 i Canada, har kriterier för zink-luftbatterier. Det viktigaste kravet är att halten kvicksilver i batteriet inte får överstiga 40 mg per Ah. De har också kriterier för uppladdningsbara batterier och kraven är satta så att de specifikt passar för RAM-batterier. Det finns också miljömärkning av batterier i Israel, Korea, Nya Zeeland, Thailand och Taiwan. EU-Blomman gjorde 1996/97 en förstudie för utveckling av miljökriterier för batterier men produktgruppen är nu vilande. 1 www.blauer-engel.de 2 www.terrachoice.ca
Bakgrundsdokument Sida 3 av 9 Marknadsöversikt I Sverige finns en tillverkare av nickelkadmiumbatterier. För övrigt är det utländska tillverkare, med tillverkning över hela världen, som har agenturer i Sverige. I Danmark finns en producent av alkaliska batterier och i Norge finns inga tillverkare av batterier. Konsumenter av batterier är dels enskilda personer som handlar inom dagligvaruhandeln och dels stora inköpare inom kommun och landsting. Försäljning av engångsbatterier i Sverige, alkaliska- och brunstensbatterier, har legat relativt konstant de senaste åren på ca 80 miljoner st celler. Av dessa är 70 miljoner celler alkaliska och resterande är brunstensbatterier 3. Försäljningen av batterier i Norge är ca hälften så stor som den svenska. Utvecklingen av elektrisk och elektronisk apparatur som drivs med batterier har ökat markant. Batteritillverkarna har också anpassat storleken och ökat energiinnehållet i små batterier. De vanligaste storlekarna, 80 % av marknaden enligt den europeiska batteriföreningen 4, är LR6/R6 och LR03/R03. Beskrivning av produkten Ett batteri är en elektrokemisk strömkälla som antingen är en primärcell (engångsbatteri), dvs förbrukad efter en urladdning eller sekundärcell (laddningsbart batteri eller s k ackumulator), som kan laddas upp igen. Denna korta beskrivning innefattar både primäroch sekundärceller trots att detta kriteriedokument endast gäller primärceller. Samtliga batterier har en negativ och en positiv elektrod, en elektrolyt och en kapsel. Det som skiljer de olika varianterna åt är val av elektrod och elektrolytmaterial. Materialen samt hur batteriet är uppbyggt påverkar batteriets kapacitet. Primärceller Primärceller kan delas in i rund- (stav-) och knappceller. De idag (2002) vanligaste stavcellerna är alkaliska celler och brunstensceller. Den kemiska uppbyggnaden skiljer sig bara åt vad gäller elektrolyt, se nedanstående tabell. Namn Material negativ elektrod Material positiv elektrod Material elektrolyt Alkaliskt zink mangandioxid alkalisk Brunsten Leclanché zink mangandioxid ammoniumklorid Zinkklorid zink mangandioxid zinkklorid Tidigare tillsattes kvicksilver till cellen för att påverka den kemiska reaktionen. Idag har man inte denna tillsats varför det kvicksilverinnehåll som ändå finns är en förorening i något av råmaterialen. 3 Batteriföreningen www.batteriforeningen.com 4 EPBA, European Portable Battery association
Sida 4 av 9 Bakgrundsdokument De svanmärkta alkaliska primärcellerna innehåller ca 0,02 ppm kvicksilver, 0,5 ppm kadmium och 7 ppm bly. Halterna av dessa metaller ska understiga gränserna som finns i nuvarande lagstiftning 5, d v s halten kvicksilver ska vara lägre än 5 ppm, halten kadmium lägre än 250 ppm och halten bly lägre än 4000 ppm. Driftstiden för alkaliska batterier är ca 2 5 ggr längre än för brunstensbatterier. Förutom de metaller som krävs för batteriets kemi behövs andra metaller för att bygga upp batteriet. Följande tabell visar det genomsnittliga metallinnehållet i alkaliska brunstensbatterier (vikts%) 6 Cd Cu Cr Fe Hg Mn Pb Zn Övrigt 0,0074 0,5 0,004 28 0,0013 28 0,04 35 8,4 Utvecklingen av nya kemiska system pågår intensivt och det finns idag andra kemiska system med bland annat litium som vunnit marknadsandelar för vissa applikationer. Vad gäller knappceller finns också flera olika kemiska system beroende på applikationsområde. De enda varianter där inte tillsatser av kvicksilver ingår är litiumceller och vissa zinkluftceller. Sekundärceller De idag vanligaste sekundärcellerna på konsumentmarknaden är bortsett från blyackumulatorn, nickel/kadmium-, nickelmetallhydrid-, litium-jon- och litium-polymerackumulatorer. Arbete med att utveckla olika material pågår intensivt. En annan typ av uppladdningsbart batteri är en utveckling av det alkaliska batteriet som går att ladda upp på nytt. Detta kallas ofta Rechargeable Alkaline Manganese eller RAM-batteri. I nickelkadmiumackumulatorn är kadmium ett elektrodmaterial och utgör alltså en stor del av metallinnehållet, omkring 15 vikt% i mindre batterier och omkring 6 vikt% i industribatterier. I de övriga av ovanstående ackumulatorer är innehållet av tungmetallerna kvicksilver, kadmium, bly och arsenik endast förekommande som föroreningsmängd i råmaterialet. De svanmärkta sekundära cellerna har ett genomsnittligt innehåll av kvicksilver på 0,02 ppm, kadmium 2,2 ppm, bly 8,1 ppm och arsenik 4 ppm. Det är en skillnad i kapacitet mellan dessa batterier. Ett sätt att mäta kapaciteten är att ladda upp batteriet till en viss bestämd laddning, ladda ur med en bestämd belastning och sedan ladda upp på nytt. Ett mått på batteriets kapacitet är det antal gånger man kan ladda upp batteriet till den bestämda laddningen. RAM-batterier klarar ett fåtal laddningar jämfört med övriga laddningsbara batterier. För en storkonsument av engångsbatterier är det en ekonomisk vinst att använda laddningsbara batterier jämfört med engångsbatterier. 7 5 Förordning(1997:645) om batterier (Sverige). 6 Kvantifiering av miljönyttan av miljömärkningssystem- förändringarna av kvicksilverinnehållet i alkaliska brunstensbatterier, Carl Johan Rydh, Högskolan Kalmar, Rapport SIS Miljömärkning 1999-04-01 7 Råd & Rön 5/00 Lönsamt med laddningsbart
Bakgrundsdokument Sida 5 av 9 Produktens miljöpåverkan - RPS Huvudprincipen vid vår prioritering av miljömärkningskraven är att vi utgår från produktgruppens unika miljöprofil. Kravens tyngdpunkt läggs på de aktiviteter och processer som har störst relevans, potential och styrbarhet (RPS) med hänsyn till produktens livscykel. Relevansen bedöms utifrån vilket miljöproblem som produktgruppen orsakar och hur omfattande problemet är. För batterier är miljöproblemet främst spridning av metaller i miljön. Spridningen sker vid produktion av batteriet och vid hantering av förbrukat batteri. Potentialen bedöms med avseende på möjlig miljövinst inom den specifika produktgruppen, t ex skillnaden mellan existerande produkter eller teknisk innovation, som bedöms som realistisk inom en snar framtid. När det gäller själva produkten så har alkaliska batterier idag låga halter av kvicksilver, kadmium och bly. Ett sätt att minska spridningen är därför att öka batteriets driftstid. Ökning av driftstid ger en mätbar miljövinst eftersom man kan minska antalet batterier som används. Styrbarhet är ett mått på hur aktiviteten, problemet eller kravet kan påverkas av miljömärkningen. För konsumenten är det intressant att driftstiden på batterier blir längre och ett svanmärkt batteri skiljer ut de bästa batterierna både för miljön och konsumenten. Bakgrund till ställda krav Kemikalier (krav 4.1) Kravet i version 2.0 av kriteriedokumentet var satt så att halten kvicksilver och kadmium inte fick överstiga 1 ppm i en rundcell. I en knappcell fick halten kvicksilver inte överstiga 1 ppm. Dessutom var halten kvicksilver, kadmium och bly kopplad till en formel som gav flexibilitet. Om driftstiden var lång kunde det kompensera för ett högre metallinnehåll. I praktiken gick det inte att klara kravet om halten kvicksilver låg på 1ppm. Idag innehåller de miljömärkta alkaliska batterierna endast föroreningar av ovanstående metaller varför vi anser att man kan sätta ett specifikt krav på respektive metall. I stycket Beskrivning av produktgruppen redovisas metallhalterna i de svanmärkta batterierna. Kravet på metaller i det nya dokumentet innebär i praktiken ingen skärpning men gör det möjligt att kontrollera att inte förorenade råvaror används. Vi har valt att sätta kravet utifrån de föroreningshalter som finns idag samt med hänsyn till de för analysmetoden gällande detektionsgränserna. För knappceller har vi valt att ställa samma krav på metallinnehåll som för övriga engångsbatterier. Vi saknar här ett bredare bakgrundsmaterial.
Sida 6 av 9 Bakgrundsdokument Emballage (krav 4.2) I version 2.0 av kriteriedokument finns generella krav på förpackningen och vi anser att dessa fortfarande kan anses relevanta. Kraven är standard i våra kriterier. Retursystem för produkter och emballage (krav 4.3) I version 2.0 av kriteriedokumentet fanns detta krav med under punkt 6.1. Kravet anses relevant att ha kvar och är standard i våra kriterier. Driftstid (krav 5.1) Kravet i version 2.0 av kriteriedokumentet var satt så att driftstiden var kopplad till halten av metaller. Vid utvärderingen av kriteriedokumentet (2001-08-27) fann man att driftstiden varierar mellan 5 till 24% beroende på tillverkaren av batteriet samt batteristorleken. Enligt RPS är ökad driftstid en parameter som ger mätbara miljövinster. I version 3.0 av kriteriedokumentet är kravet formulerat så att varje batteristorlek får ett krav på driftstid där testet är kopplat till IEC 60086-2, Ed.10.1,2001-10 och till en specifik belastning. Driftstiderna är baserade på verkliga provningar av batterier av olika märken och olika storlekar (50 till 100 test av respektive storlek av de fem vanligaste storlekarna) 8. Kraven är satta så att ungefär en tredjedel av de provade batterierna klarar gränsen och att minst tre olika märken finns representerade bland de batterier som klarade proven. Detta gäller storlekarna LR20, LR14, LR6, LR03 och 6LR61. Efter remissen justerades dock kraven på dessa fem storlekar ned något främst för att möjliggöra för en tillverkare att trots de nya skarpa kraven kunna miljömärka en hel storleksserie. Vad gäller storlekarna LR8D425, LR1och 4LR25 fanns inte tillräckligt underlag av testade batterier varför man valt att sätta gränsen för den minimala driftstiden till 23 % längre än vad som krävs i IEC-standarden. Vad gäller 3LR12 finns ett relativt stort testunderlag. Värdet är inte valt utifrån att en tredjedel ska klara testet utan från vad som är rimligt med tanke på medelvärde av testade batterier i förhållande till IEC-krav. Ett test har lagts till för storlekarna LR6och LR03. Detta s k pulstest är till för att ta bort de batterier som klarar bandspelartest väldigt bra samtidigt som de inte klarar höga pulser. Ett batteri som endast klarar den ena typen av test är inte bra som allroundbatteri. Gränsen är satt så att de sämsta batterierna sorteras ut 9. Nordisk Miljömärkning har diskuterat huruvida kravet kan vara orättvist för batterier som är till för specifika applikationer när det i miljömärkningskriterierna är bestämt vilken belastning driftstiden ska testas för. Efter remissen har vi därför gjort ett tillägg i kravet på driftstid som ger en möjlighet att miljömärka batterier som är designade för en specifik applikation om detta noggrant anges för konsumenten. Brunstensbatterier klarar inte kraven på driftstid och kan därför inte miljömärkas enligt dessa krav. Vi har diskuterat om det vid vissa applikationer är bättre med brunstensbatterier än med alkaliska batterier, och om miljömärkning då kan vara vilseledande. Frågeställningen gällde om brunstensbatterier är bättre i brandvarnare än alkaliska batterier. 8 Catella Generics 9 Catella Generics
Bakgrundsdokument Sida 7 av 9 Brunstensbatterier har en långsamt fallande urladdningskurva det vill säga att det, från det att brandvarnaren indikerar att batteriet börjar ta slut tills dess att det de facto är slut, är en relativt lång tid. Alkaliska batterier har en urladdningskurva som är horisontell nästan ända fram tills dess att batteriet är slut. Alltså blir tiden från varningssignal från brandvarnaren tills dess att batteriet är slut kortare för alkaliska batterier än för brunstensbatterier. Svenska brandförsvarsföreningen har nyligen gjort en undersökning av brandvarnare. Denna fråga värderades inte alls i denna undersökning. Förfrågan ställdes till en av undersökningsansvariga som angav att han inte hört något om problem med batterier eller att brunstensbatterier skulle vara att föredra framför alkaliska batterier i en brandvarnare 10. Generellt gäller att alkaliska batterier har en längre driftstid än brunstensbatterier. Miljömärkningsorganisationen har valt att inte lägga några synpunkter på denna aspekt. Miljö- och kvalitetsstyrning (6.2) Detta krav formuleras enligt mallen för kriteriedokument med ett tillägg enligt följande: Producenten av miljömärkta produkter skall själv eller genom återförsäljare/importör ha dokumenterade rutiner och instruktioner för att säkerställa: - spårbarheten på batterierna, - att konsumenterna skall kunna se vilka batterier som är miljömärkta. Dokumentationskravet i kriterierna följer däremot inte mallen. Tillverkning av batterier kan för ett enda märke ske på ett stort antal platser spritt över samtliga världsdelar. Varje enskild storlek tillverkas där det finns ledig kapacitet vid det speciella tillfället. De dokumentationskrav som inte tas med i kriterierna motiveras enligt följande: a) Organisation, kvalitetsansvarig, kontaktperson och andra ansvariga personer samt deras ansvarsområden. En kontaktperson mellan batteritillverkning och miljömärkningsorganisation ska finnas. Detta anges redan på ansökningsblanketten. Övriga ansvariga personer på respektive tillverkningsenhet är inte relevant att begära in. b) Interna rutiner för dokumentation och rapportering av oförutsedda avvikelser relaterade till miljömärkningskrav. Det ska i stället beskrivas i ett intyg hur tillverkningen kan garantera att de uppfyller miljömärkningens krav. c) Interna rutiner för dokumentation och rapportering av planerade produktionsändringar av den miljömärkta produkten. Se ovan. d) Kontaktpersonens rutiner för rapportering av punkterna b och c. I detta fall är inte detta krav relevant. e) Rutiner för dokumentation, rapportering och hantering av reklamation/klagomål på de miljömärkta produkterna I detta fall är inte detta krav relevant. f) Rutiner för spårbarhet av de miljömärkta produkterna i produktion. I detta fall är inte detta krav relevant eftersom det inte är en specifik produktion för miljömärkta produkter. Det är istället viktigt att det finns en spårbarhet av produkten till ett specifikt produktionsställe. 10 Svenska Brandförsvarsföreningen, Jan Gustavsson, telefon 2001-12-17
Sida 8 av 9 Bakgrundsdokument Analyser och kontroll metallinnehåll (krav 7.2.1) I remissen angavs att man vid analys av batteriernas metallinnehåll ska använda metod A method for the determination of Cadmium and Mercury in dry batteries a Nordic collaborative study., National Environmental Research Institute, Söborg, Danmark. Nordiska Ministerrådets rapport nr 0 0850. Det visade sig att om man följer metoden helt kan man inte komma ner till de detektionsnivåer som krävs för att uppfylla miljömärkningen krav. Därför tillåts vid analys av kadmium och bly (7.5.1) i ovan angivna analysmetod användning av ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry). Vid analys av kvicksilver i ovan angivna analysmetod är det tillåtet att analysera innehållet av kvicksilver med AFS (Atomic Fluorescens Spectrometry). Fler remissvar förordade den analysmetod som tagits fram inom branschen nämligen Battery Industry Standard Analythical Method. For the determination of Mercury, Cadmium and Lead in Alkaline Manganese Cells Using AAS, ICP-AES and Cold Vapour, European Portable Battery Association (EPBA), Battery Association of Japan (BAJ), National Electrical Manufacturers Association (NEMA; USA), April 1998. Institutet för Metallforskning har jämfört den danska metoden med branschens metod 11. Sammanfattningsvis förordar inte rapporten någon av metoderna men den framhåller branschens metod bland annat därför att den har matrismatchande standards vilket saknas i den danska metoden. Vi valde efter remissen att ändra analysmetod för metallanalys till den av branschen framtagna metoden. Framtida kriterier och behov av utredningar I kommande kriterier bör man fokusera mer på metallhantering vid tillverkning av batterier. Det krävs mer kunskap för miljömärkningen på detta område. Detta inkluderar också att kunna ställa krav på att använda återvunnen metall vid tillverkning av nya batterier. 11 Utvärdering av två kemiska analysmetoder avseende bestämning av kvicksilver, kadmium, arsenik och bly i batterier. Institutet för Metallforskning, 19990427
Bakgrundsdokument Sida 9 av 9 Referenslista Batteriföreningen (2002) http://www.batteriforeningen.com Environmental Label German Blue Engel (2002) http://www.blauer-engel.de Environmental Choice Program Canada (2002) http://www.terrachoice.ca EU direktiv 98/101/EG (22 december 1998) http://www.europa.eu.int European Portable Battery Association, EPBA (2002) http://www.epba-europe.org Förordningen om batterier, SFS 1997:645 Rydh, C-J, (1999) Kvantifiering av miljönyttan av märkningssystem - förändringar av kvicksilverinnehållet i alkaliska brunstensbatterier, Rapport av C-J Rydh, Högskolan i Kalmar, åt SIS Miljömärkning. Råd&Rön (Konsumentverket Sverige), Lönsamt med laddningsbart, nr 5, 2000 Tidblad, A., Jonsson, J., Rosenlund, S., Catella Generics, Översyn av krav för Svanenmärkning av batterier och laddare, 20020214, rapport åt SIS Miljömärkning Institutet för Metallforskning, Utvärdering av två kemiska analysmetoder avseende bestämning av kvicksilver, kadmium, arsenik och bly i batterier, 19990427