مشكلة إعادة التدوير التي كانت صناعة المركبات الكهربائية تنتظر حلها
تعمل المركبات الكهربائية على بطاريات ليثيوم أيون. عندما تصل تلك البطاريات إلى نهاية عمرها الافتراضي — عادة بعد ثماني إلى خمسة عشر سنة في المركبة — فإن الليثيوم والكوبالت والنيكل والمنغنيز التي تحتويها لها قيمة كبيرة. استرجاع هذه المواد بكفاءة سيغلق الحلقة في سلسلة توريد تعتمد حاليا بشدة على التعدين الجديد، مع كل المضاعفات البيئية والجيوسياسية التي ينطوي عليها ذلك.
الفجوة بين الطموحات والواقع في إعادة تدوير البطاريات كانت كبيرة. عمليات إعادة التدوير التجارية الحالية تسترجع أجزاء ذات مغزى من المواد عالية القيمة مثل الكوبالت والنيكل لكنها تواجه صعوبة مع الليثيوم، الذي يصعب استخراجه كيميائيا بشكل نظيف وبمعدلات استرجاع عالية. أفضل العمليات الصناعية الحالية عادة تسترجع 80-90% من الليثيوم — جيد، لكن ليس جيدا بما يكفي لجعل الليثيوم المعاد تدويره بديلا موثوقا للمادة المستخرجة.
نشر الباحثون الصينيون الآن نتائج عملية تدعي استرجاع ليثيوم بنسبة 99.99% — معدل قريب جدا من الكمال بحيث تكون الخسارة فعليا مهملة لأغراض صناعية.
ما الذي يجعل الاسترجاع بنسبة 99.99% مختلفا
الفرق بين الاسترجاع بنسبة 90% و 99.99% يبدو صغيرا لكن له آثار عملية ضخمة على نطاق واسع. إذا وصلت الأسطول العالمي للمركبات الكهربائية إلى مليار مركبة — متسقا مع التوقعات الحالية على مدى السنوات الـ 15-20 القادمة — فإن البطاريات التي تحتويها ستمثل خزانا من الليثيوم يعادل جزءا كبيرا من الإنتاج العالمي السنوي الحالي.
عند الاسترجاع بنسبة 90%، يضيع 10% من ذلك الليثيوم في المعالجة — خسارة تتراكم عبر عشرات الملايين من حزم البطاريات سنويا على نطاق واسع. عند 99.99%، الخسارة مهملة. الفرق يحدد ما إذا كان يمكن لإعادة تدوير البطاريات أن تخدم كبديل حقيقي للتعدين الأساسي للليثيوم أم تبقى مكملا قيما يتطلب استثمارا مستمرا في التعدين الجديد.
الإنجاز التقني
تعالج عملية فريق البحث الصيني تحدي استخراج الليثيوم من خلال خطوات هيدروميتالورجية محسنة — عمليات كيميائية مائية بدلا من الصهر عالي الحرارة — التي تلتقط بشكل انتقائي الليثيوم في كل مرحلة. يتضمن النهج هندسة حلول تسريب دقيقة وظروف ترسيب وخطوات تنقية تمنع فقدان الليثيوم في كل نقطة نقل في العملية.
الأساليب الهيدروميتالورجية بشكل عام تفضل على الطرق البيروميتالورجية لإعادة تدوير البطاريات لأنها تتعامل مع نطاق أوسع من كيمياء البطاريات وتعمل في درجات حرارة أقل وتحقق اختيارية أفضل للمواد المستهدفة. الابتكار هنا هو تحقيق استرجاع ليثيوم هيدروميتالورجي بنقاء وعائد لم تستطع الطرق السابقة الوصول إليه.
آثار سلسلة التوريد
الليثيوم مركز في عدد صغير من الدول — بشكل أساسي في صحراء أتاكاما في تشيلي ومنطقة بيلبارا في أستراليا والودائع المحلية في الصين. الاسترجاع القريب من الكامل من إعادة التدوير سيقلل من التعرض الجيوسياسي لسلاسل توريد البطاريات، مما يسمح للدول ذات الأساطيل الكبيرة من المركبات الكهربائية بأن تصبح في النهاية مكتفية ذاتيا إلى حد كبير من الليثيوم من خلال إعادة التدوير بدلا من الاعتماد على الواردات من مناطق حساسة سياسيا.
هذا له أهمية استراتيجية تتجاوز صناعة المركبات الكهربائية. الليثيوم أصبح أكثر أهمية لتخزين الطاقة على نطاق الشبكة والإلكترونيات الاستهلاكية والتطبيقات العسكرية. مسار إعادة تدوير محلي موثوق يقلل من الثغرات التي حددها متخصصو الدفاع والطاقة كمخاطر كبيرة.
الطريق نحو النشر التجاري
نتائج إعادة التدوير في المختبر والعمليات التجارية لإعادة التدوير تتضمن تحديات مختلفة. تحتاج العملية إلى إثبات الجدوى الاقتصادية على نطاق صناعي — يجب أن تكون تكلفة الكواشف والطاقة والمعدات قادرة على المنافسة مع قيمة المواد المسترجعة.
بناء على الكيمياء الموصوفة، تبدو الخطوات الإضافية المطلوبة على العمليات التجارية الموجودة إضافية بدلا من أن تكون تحويلية، مما يشير إلى أن الأقساط الإضافية قد تكون قابلة للإدارة. عدة شركات صينية لإعادة تدوير البطاريات — بما في ذلك قسم إعادة التدوير في CATL — من المحتمل أن تقيم العملية للتبني المحتمل. بناء على مسار الاختراقات السابقة في البطاريات الصينية، قد تكون جداول زمنية التسويق أقصر مما قد يتوقعه المحللون الغربيون.
يعتمد هذا المقال على التقارير من Green Car Reports. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on greencarreports.com