إعادة تدوير كيميائية تستعيد 70% من الليثيوم من البطاريات.. غير مكلفة وصديقة للبيئة
طريقة إعادة التدوير التي طورها معهد كارلسروه للتكنولوجيا (KIT) تستعيد ما يصل إلى 70% من الليثيوم من نفايات البطاريات دون الحاجة إلى المواد الكيميائية المسببة للتآكل، ودرجات الحرارة المرتفعة، والفرز المسبق للمواد.
تجمع هذه الطريقة بين العمليات الميكانيكية والتفاعلات الكيميائية وتتيح إعادة التدوير غير المكلفة والموفرة للطاقة والمتوافقة بيئيًا لأي نوع من بطاريات الليثيوم أيون، تم الإبلاغ عن النتائج في كيمياء الاتصالات .
بطاريات الليثيوم أيون منتشرة في كل مكان في حياتنا، لا يتم استخدامها فقط لتزويد الطاقة اللاسلكية لأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والهواتف الذكية، والألعاب، وأجهزة التحكم عن بعد، وغيرها من الأجهزة الصغيرة، ولكنها أيضًا تعد من أهم أنظمة تخزين الطاقة لقطاع التنقل الكهربائي سريع النمو، تؤدي زيادة استخدام هذه البطاريات في النهاية إلى الحاجة إلى طرق إعادة تدوير مستدامة اقتصاديًا وبيئيًا.
في الوقت الحاضر، يتم استرداد النيكل والكوبالت والنحاس والألومنيوم وكذلك الفولاذ من نفايات البطاريات بشكل أساسي لإعادة استخدامها.
لا يزال استرداد الليثيوم مكلفًا وبالكاد يكون مربحًا، غالبًا ما تكون طرق الاسترداد الحالية ذات طابع معدني وتستهلك الكثير من الطاقة و/ أو تنتج منتجات ثانوية خطرة.
على النقيض من ذلك، فإن الأساليب الكيميائية الميكانيكية القائمة على العمليات الميكانيكية للحث على التفاعلات الكيميائية بالوصول إلى عائد أعلى واستدامة بنفقات أقل.
مناسبة لمواد الكاثود المختلفة
تم تطوير هذه الطريقة الآن من قبل قسم أنظمة تخزين الطاقة في معهد KIT للمواد التطبيقية (IAM-ESS) ، ومعهد Helmholtz Ulm لتخزين الطاقة الكهروكيميائية (HIU) الذي أنشأته KIT بالتعاون مع جامعةUlm ، و EnBW Energie Baden Württemberg AG.
تصل الطريقة إلى معدل استرداد الليثيوم يصل إلى 70٪ دون الحاجة إلى المواد الكيميائية المسببة للتآكل، ودرجات الحرارة المرتفعة، والفرز المسبق للمواد المطلوبة.
يقول الدكتور Oleksandr Dolotko من IAM-ESS وHIU، “يمكن تطبيق الطريقة لاستعادة الليثيوم من مواد الكاثود ذات التركيبات الكيميائية المختلفة، وبالتالي، لمجموعة كبيرة من بطاريات الليثيوم أيون المتاحة تجاريًا”، “إنها تمكن من إعادة التدوير غير المكلفة، الموفرة للطاقة، والمتوافقة مع البيئة.”
رد فعل في درجة حرارة الغرفة
يستخدم الباحثون الألمنيوم كعامل اختزال في التفاعل الكيميائي الميكانيكي، بما أن الألمنيوم موجود بالفعل في الكاثود، فلا حاجة إلى مواد إضافية، تعمل الطريقة على النحو التالي: أولاً، يتم طحن نفايات البطارية، بعد ذلك، تتفاعل هذه المادة مع الألمنيوم مع المركبات المعدنية مع مركبات الليثيوم القابلة للذوبان في الماء.
يتم استرداد الليثيوم عن طريق إذابة هذه المركبات في الماء والتسخين اللاحق لتبخر الماء، نظرًا لأن التفاعل الكيميائي الميكانيكي يحدث في درجة الحرارة والضغط المحيط، فإن الطريقة عالية الكفاءة في استخدام الطاقة.
ميزة أخرى هي بساطتها، والتي ستسهل استخدامها على نطاق صناعي، حيث سيتعين إعادة تدوير كميات كبيرة من البطاريات في المستقبل القريب بالفعل.
