إنجاز علمي جديد.. ابتكار طريقة صديقة للبيئة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم

كشف فريق بحثي من جامعة أولسان الوطنية للعلوم والتكنولوجيا (UNIST) عن تقنية مبتكرة لإعادة تدوير البطاريات، تُمكّن من استعادة أكثر من ‎95%‎ من معدني النيكل والكوبالت من بطاريات النفايات، بنقاء يتجاوز ‎99 %.

وتمثل هذه الطريقة نقلة نوعية في معالجة النفايات الإلكترونية، إذ تتفادى مشكلات الطرق التقليدية التي تعتمد على الأحماض القوية وتنتج كميات كبيرة من المياه الملوثة.

قاد البحث الأستاذ كويونج كيم من قسم الهندسة المدنية والبيئية بالجامعة، حيث طوّر وفريقه عملية فصل كهربائية انتقائية باستخدام مذيب خاص متعدد الوظائف.

ونُشرت نتائج الدراسة في دورية Energy Storage Materials، مشيرةً إلى أن الطريقة الجديدة تتيح استعادة المعادن الحيوية من البطاريات المستهلكة في خطوة واحدة صديقة للبيئة وفعالة.

تُعرف البطاريات المستعملة بأنها “مناجم حضرية” لاحتوائها على معادن حيوية مثل النيكل والكوبالت والمنجنيز، لكن وجود هذه المعادن معًا يجعل عملية فصلها صعبة ومعقدة.

وتعتمد الطرق التقليدية على أحماض قوية مثل الكبريتيك، مما يؤدي إلى توليد مياه صرف خطرة ويتطلب مراحل معالجة متعددة تستهلك الطاقة.

تطبيق جهد كهربائي مضبوط

أما التقنية الجديدة، فتعتمد على تطبيق جهد كهربائي مضبوط على مزيج سائل يحتوي على مواد البطاريات المسحوقة، ما يسمح بترسيب الأيونات المعدنية بشكل انتقائي وفق فروق الجهود التي تختزل عندها كل مادة.

وتمكّن الفريق من تجاوز مشكلة الترسيب المتزامن للنيكل والكوبالت، وهما معدنان يُختزلان عادة عند جهود متقاربة، باستخدام مذيب يحتوي على إيثيلين جلايكول وأيونات الكلوريد.

يرتبط الإيثيلين جلايكول تفضيليًا بأيونات النيكل، بينما تُثبت أيونات الكلوريد الكوبالت في صورة معقدات رباعية الكلور، مما يؤدي إلى فصل كل معدن عند جهد مختلف تمامًا.

تقليل التأثير البيئي إلى الحد الأدنى

كما أظهرت التجارب ميزة إضافية، إذ تتكوّن تلقائيًا نواتج من الكلور تعمل على إذابة شوائب الكوبالت، مما يرفع نقاء النيكل دون الحاجة إلى خطوات تنقية إضافية.

ويمكن إعادة استخدام المذيب بعد تجديد محتواه من حمض الهيدروكلوريك، ما يقلل التأثير البيئي إلى الحد الأدنى.

وعند تطبيق الطريقة على محاليل بطاريات NCM (النيكل-الكوبالت-المنجنيز)، بلغت معدلات الاسترداد أكثر من ‎95%‎، بينما تجاوز نقاء الفصل ‎99.9%‎ لكل من النيكل والكوبالت.

واحتفظ المذيب بكفاءته عبر أربع دورات إعادة استخدام متتالية.

وقال البروفيسور كيم: “لقد تجاوزنا التوازن الصعب بين النقاء ومعدل الاسترداد في عمليات الفصل الكهروكيميائية، ما يفتح الباب أمام حلول أكثر استدامة واقتصادية لإعادة تدوير البطاريات”.