أظهرت نتائج دراسة جديدة، أجراها فريق من الباحثين الصينيين، أن عملية بسيطة وعالية الكفاءة وغير مكلفة وتتميز بأنها صديقة للبيئة، يمكن أن توفر مساراً لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون (NCM) المستنفدة بشكل مستدام.
وكان فريق بحثي مشترك بين عدد من الجامعات بالصين، بقيادة قوانغمين تشو، ورويبينغ ليو، قد طوّر طريقة جديدة تعتمد على استخدام حمض الستريك لاستخلاص المعادن من كاثودات بطاريات (NCM)، وفصلها واستعادتها للاستخدام مجدداً.
وأفاد الفريق البحثي، في بيان، الجمعة، على منصة «تيك إكسبلور»، بأنه لا يلزم إضافة أي مواد كيميائية بخلاف حمض الستريك لتصفية وفصل أكثر من 99 في المائة من معادن الليثيوم والنيكل والكوبالت والمنجنيز الموجودة في هذا النوع من بطاريات.
إذ يمكن تحويل المواد المعاد تدويرها مباشرة لاستخدامها مجدداً كمادة أقطاب كهربائية عالية الجودة، وفقاً لنتائج الدراسة المنشورة في مجلة «أنجيوندت كيمي إنترناشيونال إديشين».
وذكر باحثو الدراسة أن «الطريقة الجديدة تتفوق على الطرق التقليدية المستخدمة الآن، وبدلاً من استخدام كميات زائدة من حمض الستريك، يستخدمون كمية صغيرة نسبياً منه».
وتوجد بطاريات الليثيوم أيون في كل مكان في حياتنا اليومية الآن، من الهواتف الذكية إلى المركبات الكهربائية، كما أنها عنصر مهم في انتقالنا إلى الطاقة المتجددة، حيث يتم استخدامها لتخزين الطاقة الشمسية وطاقة الرياح الزائدة وإرسالها مرة أخرى إلى شبكات الطاقة عند الطلب.
وتتكون بطاريات الليثيوم (NCM) الكيميائية من مزيج من مركبات النيكل والكوبالت والمنجنيز، مما يمنحها كثافة طاقة عالية. أما الجانب السلبي هو أن عمرها المحدود يؤدي إلى تراكم أعداد هائلة من البطاريات المستنفدة التي تحتوي على معادن ثقيلة خطيرة، بالإضافة إلى مواد كيميائية أخرى خطرة على الصحة والبيئة، فضلاً عن أنها تسهم في استنفاد مخزون المعادن المتاح على كوكب الأرض.
وتعاني معظم عمليات إعادة التدوير من ارتفاع استخدام الطاقة، والانبعاثات العالية، وعادة ما تكون المواد المستردة محدودة من حيث الكميات أو منخفضة الجودة، أو أنها تتطلب كميات كبيرة جداً من المواد الكيميائية في عمليات الاستخلاص، وهي عمليات معقدة ومكلفة، وتنتج غازات سامة.
ووفق باحثي الدراسة فإن عمليات الاستخلاص بالأحماض المتوافقة حيوياً مثل حمض الستريك يعد أحد البدائل لهذه العمليات التقليدية المكلفة والضارة بيئياً، وتتطلب العمليات التقليدية فائضاً كبيراً من الحمض، ويجب تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني -معدل الحامضية- باستمرار باستخدام الأمونيا، وهي عمليات معقدة وغير صديقة للبيئة.
ويوضح الباحثون أن الطريقة الجديدة تؤدي إلى انطلاق أيونات الليثيوم إلى المحلول الموجود داخل البطارية، وكذلك الحال فيما يتعلق بمعادن النيكل والكوبالت والمنجنيز، حيث ترتبط في مركبات مستقرة، ويساعد تفاعل المواد الوسيطة مع بعضها بعضاً لتكوين مادة البوليستر التي تتحول إلى جزيئات صلبة يمكن فصلها بسهولة من البطارية.
ويشدد الباحثون على أن استهلاك الطاقة المطلوبة وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون في هذه الحالة تكون أقل بكثير من عمليات إعادة التدوير التقليدية.
