طور فريق بحثي في جامعة رايس بقيادة البروفيسور جيمس تور عملية مبتكرة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم-أيون المستهلكة، تعتمد على طريقة التسخين الفجائي بالتيار الكهربائي مع التكلور والأكسدة (FJH-ClO)، والتي تعد ثورة في مجال استرجاع المواد القيمة من البطاريات.
هذه الطريقة تقدم بديلاً صديقًا للبيئة وخالٍ من الأحماض القاسية المستخدمة في الطرق التقليدية، وتخفض بشكل كبير استهلاك الطاقة والتكاليف.
التحديات الحالية لإعادة تدوير البطاريات
مع ازدياد الاعتماد على البطاريات في السيارات الكهربائية والأجهزة المحمولة، ارتفع الطلب عالميًا على المواد الأساسية مثل الليثيوم والكوبالت والجرافيت.
الطرق التقليدية لإعادة التدوير تعتمد غالبًا على الأحماض القوية والمعالجة الكيميائية المكثفة، ما يؤدي إلى استهلاك كبير للطاقة، إنتاج كميات هائلة من النفايات السائلة، وارتفاع تكاليف العملية.
كيف تعمل طريقة FJH-ClO
تركز الطريقة الجديدة على استخدام حرارة قصيرة ومركزة بدل المواد الكيميائية القاسية، في خطوتين رئيسيتين:
- التسخين بالكلور (Chlorination): تُسخن المواد المتبقية من البطاريات بسرعة وبشكل متحكم فيه في جو من غاز الكلور، ما يؤدي إلى تفكيك المركبات المعقدة للمعادن وفصل الليثيوم.
- التسخين بالأكسجين (Oxidation) : في الخطوة الثانية، تُسخن المواد في الهواء، مما يحوّل المعادن الأخرى إلى أشكال يمكن فصلها بسهولة عن الليثيوم، تظل ذرات الليثيوم في صورة كلوريد يمكن استخلاصها بسهولة باستخدام الماء، دون الحاجة لأحماض قوية.
مزايا الطريقة
- استرجاع شبه كامل للمواد القيمة: تشمل الليثيوم والكوبالت والجرافيت بنقاء عالٍ.
- خفض استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 50% مقارنة بالطرق التقليدية.
- تقليل استخدام المواد الكيميائية بنسبة تصل إلى 95%، ما يقلل الأضرار البيئية بشكل كبير.
- سرعة العملية: حيث يمكن تنفيذها في دقائق بدل أيام أو أسابيع كما في الطرق القديمة.
الأثر البيئي والاقتصادي
باستخدام هذه الطريقة، يمكن إعادة تدوير البطاريات بدون إنتاج مياه صرف صناعية سامة، وتقليل الحاجة إلى التعدين التقليدي، ما يسهم في حماية البيئة وتقليل الانبعاثات الكربونية المرتبطة باستخراج المعادن.
كما أن هذه التقنية تعد اقتصادية أكثر، ما يجعلها جذابة للشركات المنتجة للبطاريات والصناعات المتعلقة بالسيارات الكهربائية والإلكترونيات المحمولة.
المستقبل وتوسيع النطاق
تم إثبات كفاءة العملية على نطاق المختبر، ويخطط الفريق لتوسيع نطاقها عبر شركتهم الناشئة Flash Metals U.S التابعة لشركة Metallium Ltd، بهدف إدماجها في سلسلة التوريد الصناعية.
يؤكد البروفيسور تور أن هذه الطريقة ليست مجرد تجربة مختبرية، بل خطة قابلة للتطبيق الصناعي توفر نموذجًا مستدامًا لتلبية الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم دون الإضرار بالبيئة.
