وصفة جديدة لإعادة تدوير البطاريات صديقة للبيئة وبكفاءة أعلى
استعادة 100% من الألومنيوم و98% من الليثيوم الموجود في بطاريات السيارات الكهربائية
اكتشف باحثون، طريقة جديدة وفعالة لإعادة تدوير المعادن من بطاريات السيارات الكهربائية المستهلكة.
وتسمح هذه الطريقة باستعادة 100% من الألومنيوم و98% من الليثيوم الموجود في بطاريات السيارات الكهربائية.
وفي الوقت نفسه، يتم تقليل فقدان المواد الخام القيمة مثل النيكل والكوبالت والمنجنيز.
ليست هناك حاجة إلى مواد كيميائية باهظة الثمن أو ضارة في هذه العملية لأن الباحثين يستخدمون حمض الأكساليك، وهو حمض عضوي يمكن العثور عليه في المملكة النباتية.
تم نشر المقال “الاسترداد الكامل والانتقائي للليثيوم من بطاريات الليثيوم أيون النمذجة والتحسين باستخدام حمض الأكساليك كعامل ترشيح” في مجلة تكنولوجيا الفصل والتنقية .
تقول ليا روكيت طالب دكتوراه في قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في جامعة تشالمرز، في مختبر إعادة تدوير البطاريات التابع لشركة تشالمرز، “حتى الآن، لم يتمكن أحد من إيجاد الظروف المناسبة تمامًا لفصل هذا القدر من الليثيوم باستخدام حمض الأكساليك، مع إزالة كل الألومنيوم أيضًا.
وبما أن جميع البطاريات تحتوي على الألومنيوم، فنحن بحاجة إلى أن نكون قادرين على إزالته دون فقدان المعادن الأخرى”.
توضح روكيت ورئيسة الأبحاث مارتينا بيترانيكوفا كيفية عمل الطريقة الجديدة، لقد استنفذ المختبر خلايا بطارية السيارة، وفي خزانة الدخان، محتوياتها المسحوقة، يأخذ هذا شكل مسحوق أسود مطحون ناعمًا مذابًا في سائل شفاف وهو حمض الأكساليك.
إنجاز علمي فريد
عرض الطريقة الجديدة والفعالة لإعادة تدوير المعادن من بطاريات السيارات الكهربائية.
تشرح ليا روكيت العملية في المختبر بجامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد، يُنتج الروكيت كلا من المسحوق والسائل في شيء يذكرنا بخلاط المطبخ، على الرغم من أن الأمر يبدو سهلاً مثل تخمير القهوة، إلا أن الإجراء الدقيق يعد إنجازًا علميًا فريدًا وتم نشره مؤخرًا.
ومن خلال ضبط درجة الحرارة والتركيز والوقت، توصل الباحثون إلى وصفة جديدة لاستخدام حمض الأكساليك، وهو مكون صديق للبيئة يمكن العثور عليه في نباتات مثل الراوند والسبانخ.
تقول مارتينا بيترانيكوفا، أستاذ في قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في جامعة تشالمرز”نحن بحاجة إلى بدائل للمواد الكيميائية غير العضوية، واحدة من أكبر الاختناقات في عمليات اليوم هي إزالة المواد المتبقية مثل الألومنيوم، هذه طريقة مبتكرة يمكن أن تقدم لصناعة إعادة التدوير بدائل جديدة وتساعد في حل المشكلات التي تعيق التنمية”.
عكس النظام وتجنب الخسارة
وتسمى طريقة إعادة التدوير ذات الأساس المائي علم المعادن المائي، في علم المعادن المائي التقليدي، يتم إذابة جميع المعادن الموجودة في خلية بطارية السيارة الكهربائية في حمض غير عضوي.. ثم تقوم بإزالة “الشوائب” مثل الألومنيوم والنحاس.
وأخيرًا، يمكنك استرداد المعادن الثمينة بشكل منفصل مثل الكوبالت والنيكل والمنجنيز والليثيوم.
على الرغم من أن كمية الألومنيوم والنحاس المتبقية صغيرة، إلا أنها تتطلب عدة خطوات تنقية وكل خطوة في هذه العملية يمكن أن تسبب فقدان الليثيوم.
فصل الألومنيوم والليثيوم
وباستخدام الطريقة الجديدة، يعكس الباحثون الترتيب ويستعيدون الليثيوم والألومنيوم أولاً، وبالتالي، يمكنها تقليل هدر المعادن الثمينة اللازمة لصنع بطاريات جديدة.
الجزء الأخير من العملية، حيث يتم تصفية الخليط الأسود، يذكرنا أيضًا بتخمير القهوة، وبينما ينتهي الأمر بالألمنيوم والليثيوم في السائل، تبقى المعادن الأخرى في “المواد الصلبة”، الخطوة التالية في العملية هي فصل الألومنيوم والليثيوم.
يقول روكيت: “بما أن المعادن لها خصائص مختلفة جدًا، فلا نعتقد أنه سيكون من الصعب فصلها. طريقتنا هي طريق جديد واعد لإعادة تدوير البطاريات، وهو طريق يستحق بالتأكيد المزيد من الاستكشاف”.
تقول بترانيكوفا: “مع إمكانية توسيع نطاق هذه الطريقة، نأمل أن يتم استخدامها في الصناعة في السنوات المقبلة”.
أمضت مجموعة أبحاث بترانيكوفا سنوات عديدة في إجراء أبحاث متطورة في إعادة تدوير المعادن الموجودة في بطاريات أيونات الليثيوم.
وتشارك المجموعة في العديد من أوجه التعاون مع الشركات لتطوير إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية، وهي شريكة في مشاريع البحث والتطوير الكبرى، مثل مشروع فولفو للسيارات ومشروع نيبات التابع لشركة نورثفولت.
