في إنجاز بارز يدعم توجهات العالم نحو الطاقة النظيفة، أعلن باحثون من معهد وورسيستر بوليتكنيك (WPI) في الولايات المتحدة، بقيادة البروفيسور يان وانغ عن تطوير طريقة جديدة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون المستعملة، وتعد هذه التقنية الأكثر كفاءة وصداقة للبيئة مقارنة بالأساليب التقليدية، وتمثل خطوة عملية نحو خفض النفايات الإلكترونية وتعزيز استدامة صناعة البطاريات.
ويستهدف هذا الابتكار بطاريات مستخدمة على نطاق واسع في السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية، مع معالجة فعالة لمشكلة الهدر في الموارد وصعوبة التعامل مع بعض المواد الكيميائية المعقدة الموجودة في الكاثودات.
استخلاص مبتكر للمعادن باستخدام عملية الترقية المائية
وتركز الدراسة التي نشرت مؤخرا في مجلة Energy Storage Materials، على معالجة الكاثودات التي تحتوي على نسب منخفضة من النيكل، وهي مادة أساسية موجودة في معظم بطاريات الليثيوم الحديثة، وقد أثبت الفريق أن الطرق التقليدية في إعادة التدوير تستهلك كميات هائلة من الطاقة وتنتج مواد ذات جودة منخفضة، خصوصا عند التعامل مع هذه الكاثودات المعقدة.
أما التقنية الجديدة المعروفة باسم "الترقية الهيدروميتالورجية"، فتعتمد على سوائل خاصة تتيح استخلاص النيكل والكوبالت والمنغنيز من البطاريات القديمة بكفاءة عالية، ونجح الباحثون في استعادة أكثر من ٩٢٪ من هذه المعادن الحيوية، وتحويلها إلى مسحوق كاثود جديد وعالي الجودة يمكن استخدامه مباشرة في تصنيع بطاريات حديثة، ما يقلل الحاجة إلى عمليات التعدين المكلفة وغير المستدامة.
أداء البطاريات المعاد تدويرها يضاهي نظيراتها الجديدة
وإحدى المفاجآت اللافتة في هذا الابتكار هي أن أداء البطاريات المعاد تصنيعها باستخدام المواد المستخلصة من التقنية الجديدة كان مماثلا تقريبا لأداء البطاريات الجديدة تماما، فقد أظهرت الاختبارات أن هذه البطاريات حافظت على ٨٨٪ من سعتها بعد ٥٠٠ دورة شحن، واستمرت في الاحتفاظ بنسبة تزيد عن ٨٥٪ من السعة حتى بعد ٩٠٠ دورة في البطاريات التجارية الكبيرة.
إن هذا الأداء القوي يعكس قدرة المواد المعاد تدويرها على تقديم عمر افتراضي طويل وكفاءة تشغيلية عالية، كما تظهر البيانات أن التقنية الجديدة تستهلك طاقة أقل بنسبة ٨.٦٪ مقارنة بعمليات التدوير الحالية، وتقلل من الانبعاثات الكربونية بنسبة ١٣.٩٪، وهو ما يعزز جدواها البيئية والاقتصادية على حد سواء.
خطوة استراتيجية نحو اقتصاد بطاريات مستدام
ويرى البروفيسور يان وانغ أن هذه الطريقة تمثل حلا مزدوجا لمشكلتين عالميتين، وهما تراكم نفايات البطاريات والنقص المتزايد في المواد الخام الحيوية مثل النيكل والكوبالت، وباستخدام هذا النهج الذكي يمكن تقليص الاعتماد على التعدين، وتعزيز سلسلة إمداد أكثر مرونة واستدامة لصناعة السيارات الكهربائية والطاقة النظيفة، كما تفتح هذه التقنية الباب أمام تبني سياسات تدوير أكثر فاعلية، خاصة في ظل تشجيع الحكومات على حلول خضراء تقلل من البصمة البيئية، وفي ضوء الطلب العالمي المتزايد على البطاريات، تعد هذه الطريقة حجر أساس في بناء اقتصاد دائري أكثر استدامة وكفاءة في قطاع الطاقة المتجددة.