إعادة تدوير بطاريات الليثيوم تُهدر معادن مهمة
يتم النظر إلى عملية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم بوصفها حلاً يوفر العديد من المنافع، ما يفتح المجال للصناعة الدائرية التي تلبي طموحات الطاقة النظيفة.
إعادة تدوير بطاريات الليثيوم
فإعادة التدوير تخفض التكلفة إلى مستوى يشجّع على التوسع في استعمال السيارات الكهربائية، كما أنها تحد من حجم الانبعاثات الكبير لعملية التنقيب عن المعادن.
وما لم يكن في الحسبان أن يتوصل باحثون إلى وجه آخر لهذه العملية يفسّر أسباب فقدانها العديد من المعادن خلال التفاعلات الكيميائية.
وكشف الباحثون عن أن انتشار ملوثات الألومنيوم، وانخراطها في معادن البطارية، يمثّل أحد أكبر تحديات إعادة التدوير حتى الآن.
فقدان معادن بإعادة تدوير بطاريات الليثيوم
وتتسبّب عملية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم في فقدان معادن رئيسة، بدلاً من استخلاصها، وفق ما أوردته دراسة حديثة لباحثين في جامعة هونغ كونغ للعلوم والتقنيات.
وخلص الباحثون إلى أن تسرب الألومنيوم حتى لو بكميات قليلة بين ذرات كاثود البطارية، يعطّل استخلاص المعادن المهمة خلال عملية إعادة التدوير.
وتثبّط ذرات الألومنيوم التفاعلات الكيميائية للبطارية؛ ما يمنع حرية حركة المعادن ويعرقل استخراجها، ويشمل ذلك معادن مثل: النيكل، والكوبالت، والمنغنيز.
واستعمل الباحثون تقنيات حديثة وصوراً لنمذجتهم، بجانب محاكاة لنظرية الكثافة الوظيفية لتحليل الذرات، وتبيّن أن الألومنيوم لديه خصائص تسمح بإزاحة ذرات الكوبالت في كاثود بعض المعادن، وحل محلها.
كما أظهرت النمذجة أن تسرّب جزيئات الألومنيوم أو التلوث بشوائبه خلال تفاعلات إعادة التدوير ينتج عنه بعض الروابط، التي تعمل على ثبات المعادن أكثر من جعلها مرنة يسهل التقاطها.
وتضرب هذه النتائج الافتراضات والنظريات السابقة، إذ ينسف الطرح الجديد جدوى إعادة تدوير بطاريات الليثيوم، حسب ما نقله موقع إنترستنج إنجينيرينج.
خيارات استخراج المعادن
وتعد خيارات استخراج المعادن من البطاريات “محدودة” في ظل التعامل مع متغير “التلوث بالألومنيوم” الجديد.
ورصد الباحثون ردة فعل مختلفة لتأثير شوائب الألومنيوم في استخراج المعادن من البطاريات تبعاً لنوع المذيب المستعمل، مشيرين إلى الاستخراج البطيء مع استعمال حمض الفورميك، مقابل وتيرة أسرع مع الأمونيا.
ولا يعد الألومنيوم المهدد الوحيد لجدوى استخراج المعادن من تدوير بطاريات الليثيوم؛ إذ رصدت الدراسة معدلات تلوث ناجمة عن “التفكيك الميكانيكي” للبطارية.
وأوصى الباحثون مطوري عمليات إعادة التدوير بإعادة النظر في التحديات السابق ذكرها، وبحث استعمال مذيبات تتجنّب التفاعلات المقيدة لاستخراج المعادن، بالإضافة إلى تأمين وسائل بديلة عن تفكيك البطاريات بالطرق المعتادة مسبقاً.
ويهدف تغيير الآليات التقليدية إلى تحقيق أقصى استفادة من إعادة التدوير، واستعادة المعادن الرئيسة مع تقليص المخلفات الناجمة في الوقت ذاته.
ويشكّل ذلك مفهوماً جديداً لإعادة تدوير البطاريات بطرق دائرية، بما يراعي معايير الكفاءة والأهداف المناخية، من خلال طرح حلول ذكية.
وتطرّقت الدراسة إلى أهمية إعادة تدوير البطاريات في ظل نمو الطلب على السيارات الكهربائية، وتخزين فائض إنتاج الطاقة المتجددة، خاصة أن استخلاص المعادن خلال هذه العملية يقلّص عمليات التعدين والآثار البيئية لعملية الاستخراج والإنتاج.