إعادة تدوير بطاريات الليثيوم يبدأ بالاستثمار في الابتكار

يتم إعادة تدوير 5% فقط من بطاريات الليثيوم أيون المجمعة

وفقًا لتقرير عام 2019 الصادر عن وزارة الطاقة الأمريكية، يتم جمع وإعادة تدوير 5% فقط من بطاريات الليثيوم أيون.

وفي حين يقدر نفس التقرير أن المواد المعاد تدويرها لديها القدرة على تلبية ثلث احتياجات الولايات المتحدة من مواد الكاثود بحلول عام 2030، إلا أنه لا يزال هناك المزيد مما يتعين القيام به لنقل الصناعة إلى حيث يجب أن تكون.

وعلى الصعيد التنظيمي، بدأ العمل للتو، في الشتاء الماضي، جعلت ولاية نيوجيرسي من غير القانوني التخلص من بطاريات السيارات الكهربائية (EV) في مدافن النفايات .

وعلى العكس من ذلك، في أوروبا، سيلزم قانون حديث أن تحتوي البطاريات الجديدة على ما لا يقل عن 6٪ من الليثيوم والنيكل المعاد تدويرهما بحلول عام 2031.

ورغم أن الإجراءات التي تتخذها الحكومات مشجعة، فإن نجاحها يعتمد على الدعم على مستوى الصناعة بالكامل.

مستقبل إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون

السؤال الذي يجب أن نطرحه هو كيف يمكن أن يبدو مستقبل إعادة تدوير البطاريات .

هل سنعيد استخدام المواد القيمة لإغلاق حلقات الإنتاج؟ أم أن السياسات المتباينة ستجعل إعادة تدوير البطاريات أمرًا مستحيلًا وباهظًا ماليًا؟ وبعيداً عن كونه “ننتظر ونرى” الذي يتطلب تفويضات من القطاع العام، فإن القطاع الخاص لديه الآن الفرصة للظهور كلاعبين مسؤولين في دفع ممارسات الإنتاج المستدام والقيام بأفضل ما يجيده: الابتكار في تطوير المواد والتكنولوجيات على نطاق واسع.

وقد شهدنا بالفعل زخما مشجعا، تقدر ICCT ، أن مرافق إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون الأمريكية يمكنها حاليًا معالجة حوالي 100000 طن كل عام، ومن المتوقع أن تزيد المشاريع المخطط لها على مدى العقد المقبل من طاقتها إلى أكثر من 650000 طن.

ومع اقتراب الموجة الأولى من السيارات الكهربائية من نهاية عمرها الافتراضي، فقد حان الوقت للقطاع الخاص لمضاعفة الاستثمار في البطاريات.

الأمر متروك لنا لقيادة التحول “المستدام” إلى السيارات الكهربائية والمستقبل الذي نريد رؤيته.

قيمة إعادة التدوير

إن القدرة على تشغيل سيارتك لقيادة مئات الأميال باستخدام الطاقة النظيفة يعد إنجازًا هندسيًا بالإضافة إلى خطوة رئيسية في إزالة الكربون، ومع ذلك، فإن المواد المستخدمة داخل أغلفة بطاريات السيارات الكهربائية مكلفة ومحدودة.

يمكن أن تكلف المعادن المستخدمة في كاثود البطارية مثل الكوبالت والنيكل والمنغنيز والليثيوم ما بين 4 إلى 35 دولارًا للكيلوجرام الواحد.

ومن دون استعادة المعادن، فقد نشهد عجزاً في العرض بحلول ثلاثينيات القرن الحالي .

في حين أن العوائق التي تحول دون إعادة تدوير المعادن الأرضية شملت تاريخياً كل شيء بدءًا من ممارسات جمع البطاريات غير المتسقة إلى المخاوف بشأن مخاطر الانفجار في مرافق إعادة التدوير إلى تكاليف المعالجة الباهظة، فإن الواقع هو أن التقدم في ابتكار العمليات والمواد يؤدي بشكل مطرد إلى خفض تكاليف إعادة التدوير تمامًا كما تفعل كيمياء الليثيوم. يجري تحسينها.

تمتد قيمة إعادة تدوير البطاريات إلى ما هو أبعد من تكلفة المواد، بالنسبة للعديد من البلدان، إنها أيضًا مسألة أمن قومي.
تسيطر الصين على 90% من سلسلة توريد مواد بطاريات السيارات الكهربائية، لذا فإن دعم المواد المعاد تدويرها وسلاسل التوريد المحلية يمكن أن يساعد البلدان بأكملها على تحمل التقلبات.

عندما نفكر في قيمة إعادة تدوير البطاريات، يجب أن نأخذ في الاعتبار تكاليف عدم القيام بذلك.

يؤدي التخلص من البطاريات إلى إهدار موارد ثمينة وتوسيع البصمة الكربونية الكبيرة الناتجة عن المعالجة المستمرة للمواد الخام، بالإضافة إلى ذلك، هناك تكاليف بشرية وبيئية لعدم إعادة التدوير، على سبيل المثال، فإن معالجة الخام الخام وتحويله إلى معادن مفيدة له تأثير على استخدام المياه واستخدام الطاقة ويمكن أن يؤثر سلبًا على البيئة.

تتمتع العملية البكر بشكل عام ببصمة كربونية أعلى من استخدام المواد المعاد تدويرها.

عندما تؤخذ تكاليف البيئة والطاقة في الاعتبار، فإن تكلفة إعادة التدوير أرخص بعشر مرات من تكلفة التصنيع.

الابتكارات في الأفق

على جبهة الابتكار، تظهر ثلاثة مجالات رئيسية في إعادة تدوير البطاريات إمكانات اقتصادية قوية بالإضافة إلى وعد بتأثير إيجابي.

الأول هو إعادة تدوير الجرافيت، والذي برز كمجال رئيسي للتحسينات، هناك دلائل تشير إلى أنه يمكن تحسين أداء البطارية بشكل أكبر من خلال إضافة الفلور إلى إعادة تدوير الجرافيت لإبطاء التفاعلات الكيميائية والتدهور داخل البطارية.

والثاني هو استعادة المنحل بالكهرباء، والذي يمكن أن يكون تحديًا بسبب عدم استقراره الكيميائي وعملية إزالته المعقدة، ومع ذلك، يحاول الباحثون إيجاد طريقة للقيام بذلك بشكل أكثر كفاءة.

والثالث هو استخراج الليثيوم، حيث يتم تطوير تقنيات وتكنولوجيا جديدة يمكنها استخراج LiPF6 وأملاح الليثيوم من الكتلة السوداء .

ورغم أن تقنيات المعالجة هذه لا تزال ناشئة، إلا أن الشركات تثبت إمكانية القيام بذلك، على سبيل المثال، أعلنت Orbia مؤخرًا عن شراكة مع Ascend Elements لتوسيع نطاق تقنية المعالجة التي يمكن استخدامها لإنتاج 99.9% من الجرافيت النقي من البطاريات المستهلكة.

بالإضافة إلى ذلك، تعمل أوربيا في مشروع تدعمه وزارة الطاقة الأمريكية مع المختبر الوطني للطاقة المتجددة لإنشاء عملية إعادة تدوير الجرافيت في درجة حرارة الغرفة وكذلك مع مختبر أيداهو الوطني لإيجاد طرق لإعادة تدوير الشوارد الكهربائية وإعادة استخدام الأقطاب الكهربائية.

نجاح بطاريات الرصاص الحمضية

كما تستكشف الشركات الرائدة مثل Nth Cycle وRedwood Materials تكنولوجيا الاستخراج الكهربائي كبديل لاستخلاص المعادن بالمياه ومعالجة الاستخراج بالحلقة المغلقة على التوالي.

تعد إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون مشكلة مهمة يجب علينا حلها من خلال الابتكار لتوفير حلول مستدامة لاحتياجات مواد البطارية.

من الممكن إعادة التدوير، علينا فقط أن ننظر إلى نجاح بطاريات الرصاص الحمضية التي يتم إعادة تدويرها إلى حد كبير اليوم، وضرورة الاستثمار في عملية إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون واضحة.

والآن يجب علينا أن نقوم بالعمل الشاق لمواصلة الابتكار والمضي قدمًا بكامل طاقتنا.