مع تزايد الاعتماد على السيارات الكهربائية، يواجه المنظمون وشركات صناعة السيارات تحديًا كبيرًا يتمثل في كيفية التعامل مع ملايين البطاريات التي ستصل إلى نهاية عمرها الافتراضي، هذه البطاريات تحتوي على كميات قيمة من الليثيوم، وهو عنصر أساسي يمكن إعادة تدويره واستخدامه في إنتاج بطاريات جديدة، ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث والتطوير لإيجاد طرق فعالة من حيث التكلفة لاستخراج هذا الليثيوم الثمين، مما يجعل إعادة التدوير خيارًا اقتصاديًا ومستدامًا
آمال جديدة في استعادة الليثيوم
نقل موقع “tecxplore” تفاؤل فريق من الكيميائيين في جامعة ويسكونسن ماديسون، الذين بدأوا خطوات نحو تسجيل براءات اختراع والتواصل مع كبرى شركات تصنيع السيارات، يقود هذا الفريق كيونج شين تشوي، أستاذ الكيمياء المتخصص في تطوير طرق كهروكيميائية مبتكرة، وقد نجح فريقه في إثبات إمكانية استخدام هذه الطرق لاستخلاص الليثيوم من بطاريات فوسفات الليثيوم والحديد المستهلكة (LFP)، وهي نوع من البطاريات تعتمد عليه العديد من الشركات الرائدة مثل تسلا وبي واي دي
تحديات ومزايا بطاريات LFP
تتنوع بطاريات السيارات الكهربائية القائمة على الليثيوم في تركيباتها وتصميماتها، وعلى الرغم من أن بطاريات LFP تتميز بكثافة طاقة أقل مقارنة ببدائل أخرى مثل تلك التي تعتمد على النيكل أو الكوبالت، إلا أنها تعتبر خيارًا اقتصاديًا وأكثر أمانًا للاستخدام، ومع ذلك، لا تزال قضايا إعادة التدوير تشكل تحديًا، حيث أن قيمة مكوناتها من الحديد والفوسفات أقل مقارنة بالمعادن الأخرى المستخدمة في البطاريات الأخرى
عوائق اقتصادية وبيئية
يشير تشوي إلى أنه حتى الآن، لا توجد وسائل مجدية اقتصاديًا لاستعادة الليثيوم من بطاريات LFP بعد انتهاء صلاحيتها، وعلى الرغم من تزايد الطلب في السوق، فإن استخراج الليثيوم من المناجم ينطوي على آثار بيئية سلبية، حتى لو كان أقل تكلفة من إعادة التدوير
نحو اقتصاد دائري مستدام
يؤكد تشوي على أن الموارد الطبيعية لليثيوم محدودة، مما يحتم البحث عن حلول مبتكرة لجعل استعادة الليثيوم من بطاريات LFP المستهلكة أمرًا مربحًا تجاريًا، وذلك بهدف دعم اقتصاد بديل ومستدام
أهمية متزايدة ولوائح جديدة
تتزايد أهمية هذا المسعى في ظل القوانين الجديدة التي يتبناها الاتحاد الأوروبي، والتي تهدف إلى الحد من التأثير البيئي للبطاريات، فاعتبارًا من عام 2031، سيكون من الضروري أن تحتوي البطاريات الكهربائية الجديدة التي تباع في الاتحاد الأوروبي على نسبة معينة من الليثيوم المعاد تدويره
عملية كهروكيميائية مبتكرة
قام تشوي بتطوير عملية كهروكيميائية تتكون من خطوتين ولا تتطلب شروطًا خاصة، مما يقلل من استخدام المواد الكيميائية وتقليل النفايات، تتضمن الخطوة الأولى ترشيح أيونات الليثيوم من بطاريات LFP المستهلكة، بينما تتضمن الخطوة الثانية إطلاق هذه الأيونات في محلول منفصل لاستعادتها كمواد كيميائية عالية النقاء
نتائج واعدة واهتمام الصناعة
أثبت فريق تشوي فعالية هذه العملية من خلال تطبيقها على بطارية LFP تجارية وأيضًا على المواد الخام المستخرجة من البطاريات المستهلكة، وقد تم نشر هذا البحث في مجلة ACS Energy Letters، ومع حصولهم على براءة اختراع من خلال مؤسسة أبحاث خريجي ويسكونسن، أصبحت هذه العملية محط اهتمام مصنعي البطاريات الذين يسعون إلى تعزيز استدامة السوق
تطوير النموذج الأولي
حاليًا، يعمل الفريق على تطوير نموذج أولي لتقنيتهم لمواجهة التحديات المرتبطة بتسويق هذه العملية