إعادة تدوير البطاريات، تحدي الابتكار والتعميم

تمثل إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون تحديًا يمكن أن يحدث فرقًا لمستقبل منخفض الانبعاثات.شركة أمريكية وجدت الحل.

• تعتبر بطاريات الليثيوم أيون ضرورية لمستقبل منخفض الانبعاثات.ومن المتوقع أن ينمو الطلب على المواد الخام (الليثيوم والكوبالت والنيكل والنحاس) بشكل كبير.
• Ascend Elements هي شركة أمريكية تقوم بإعادة تدوير معادن البطاريات عن طريق إعادة بيع مواد الكاثود الأكثر كفاءة إلى الشركات المصنعة.
• بين صعوبات التفكيك وانخفاض معدلات التجميع وإعادة التدوير، لا تزال إدارة نفايات البطاريات في أوروبا مسألة مفتوحة.

في المحادثات التي تدور حول مفهوم انتقال الطاقة فمن المستحيل عدم سماع ذكرهم مرة واحدة على الأقل.ال بطاريات الليثيوم أيون, ، يستخدم لسيارة كهربائية وهذا تخزين الطاقة, ، ضرورية لإزالة الكربون من الاقتصاد العالمي.ومع ذلك، فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو ما إذا كانت كمية المعادن (ما يسمى بالمواد الخام) التي تشكل البطاريات كافية لتغطية الطلب المتزايد.في سيناريو صافي الانبعاثات الصفرية بحلول عام 2050، نعم احترام أن الطلب على الليثيوم سوف يزيد بنسبة 2000 في المئة.ذلك الكوبالت سوف ينمو بنسبة 600% تقريبًا، والنيكل بنسبة 300%، والنحاس بنسبة 200% تقريبًا.

ايضا بسبب الحرب في أوكرانيا, ، وتشهد أسعار هذه المعادن ارتفاعًا كبيرًا.مع واحد الصين وبينما تهيمن أوروبا والولايات المتحدة على سوق السيارات الكهربائية، فسوف يتعين عليهما التركيز على الحلول استعادة البطارية وإعادة تدويرها والمواد التي تتكون منها.إذا كان من المهم بشكل متزايد تصميمها باستخدام نهج دائري (التصميم البيئي)، فمن ناحية أخرى، يمكن للابتكار أيضًا أن يحل العديد من المشكلات.

إعادة التدوير المبتكرة للمواد الخام الهامة

وبدلاً من إعادة تدوير مكون الكاثود بالكامل في البطاريات (الذي يتحلل بمرور الوقت) كما يفعل المنافسون، قامت الشركة الأمريكية العناصر الصاعدة طورت عملية إعادة التدوير التي تستعيد المعادن عن طريق إعادتها للتداول في سلسلة التوريد.ال مواد الكاثود تتجدد ثم يأتون تباع "حسب المقاس" بحيث يمكن لمصنعي البطاريات طلب تركيزات مختلفة من النيكل والكوبالت والمنغنيز حسب احتياجاتهم.

ومن الناحية العملية، فإن العملية المبتكرة، الحاصلة على براءة اختراع المائية إلى الكاثود, يدمر البطاريات المستهلكة ويحول النفايات إلى رمال سوداء.وبعد إزالة جميع الشوائب – بما في ذلك قطع البلاستيك والألومنيوم والنحاس – يتم الحصول على النيكل والكوبالت والليثيوم.تلك المعادن التي تشكل الكاثود للبطارية.

وقال مايكل أوكرونلي، الرئيس التنفيذي لشركة Ascend Elements، للصحافة: "إننا نستخرج المعادن من بطاريات أيونات الليثيوم ونحولها إلى مادة خام مفيدة جدًا للمصنعين"."من خلال تعويض التعدين اللازم لإنتاج البطاريات التقليدية، نحن قادرون على تقليل البصمة الكربونية.إنها عملية معقدة، واستغرق الأمر عقودا من الزمن للوصول إلى الكمال."

الى جانب القيام إعادة التدوير, التكنولوجيا لديها ميزة أخرى.ثانية دراسة منشورة وفي المجلة العلمية Joule، تتمتع البطاريات المصنوعة من معادن معاد تدويرها من Ascend Elements بدورة حياة تتجاوز عمر البطاريات التقليدية بنسبة 50 بالمائة ويتم شحنها بشكل أسرع؛وعلى وجه التحديد، زادت سعة الطاقة بنسبة 88 بالمائة.

صعوبات إعادة تدوير البطاريات في أوروبا

ما الذي يجب فعله بدلاً من ذلك عندما تكون هناك بطاريات مختلفة، سيئة التصميم وبالتالي غير قابلة لإعادة التدوير؟لحل هذه المشكلة الحرجة، البرلمان الأوروبي هكتار مقترح لائحة جديدة لتحل محل القديمة التوجيه 2006/66/EC. والهدف هو جعل بطاريات الأجهزة المنزلية والهواتف الذكية ووسائل النقل دائرية، كل هذا بحلول عام 2024.وجاء في الاقتراح: "يجب أن يتم تصميمها بحيث يتمكن المستهلكون والمشغلون المستقلون من إزالتها بسهولة وأمان بأنفسهم".

المشكلة حقيقية.وفي أوروبا يتم توليد المزيد كل عام 1.9 مليون طن من بطاريات النفايات التي لم يتم تصميمها حاليًا لاستعادتها في نهاية عمرها الافتراضي:ولذلك يصعب أيضًا استخراجها من المعدات وتفكيكها.على عكس الطريقة "المدمرة" المتبعة في Ascend Elements، يركز البحث بشكل أكبر على التفكيك التلقائي للمكونات.في الوقت الحالي، يتم تنفيذ هذه العملية يدويًا في المختبر؛وبالتالي فإن جعل هذه الطريقة قابلة للتطوير يظل تحديًا معقدًا.

وفقا لأحد يذاكر في Eurobat، يتم تحقيق أعلى معدلات التجميع وإعادة التدوير بواسطة بطاريات الرصاص الحمضية للمركبات (99 بالمائة).ومع ذلك، فإن معدلات التحصيل منخفضة البطاريات المحمولة:في عام 2018 فقط 48 بالمائة من تلك التي تم بيعها في أوروبا تم جمعها لإعادة التدوير، مما أدى إلى فقدان كميات كبيرة من الموارد الثمينة.وفقا ل أنا بيانات وفقًا للمفوضية الأوروبية، فإن إعادة التدوير موجهة أكثر نحو استعادة الكوبالت والنيكل والنحاس، التي تعتبر أكثر قيمة من الناحية الاقتصادية، بكفاءة تقدر بـ 95 في المائة للكوبالت والنيكل و 80 في المائة للنحاس.ومع ذلك، فإن حجم المعادن المستردة التي تستخدم بعد ذلك لإنتاج البطاريات لا يزال منخفضًا للغاية.يتم إدخال 12% فقط من الألومنيوم، و22% من الكوبالت، و8% من المنغنيز، و16% من النيكل المستخدم في الاتحاد الأوروبي في دائرة إعادة التدوير للأفضل.

إن إعادة تدوير البطاريات، وخاصة بطاريات الليثيوم أيون، هو عالم يتطور باستمرار.ال'ابتكار و أ نهج دائري يمكن أن تخفف من التأثير المناخي للمواد الخام التي تعد بالفعل أبطالًا لها انتقال الطاقة.