مصري يشارك في عملية تدوير بطاريات السيارات الكهربائية 

طفرة في السيارات الكهربائية

يشهد سوق السيارات الكهربائية طفرة كبيرة خلال الحملة العالمية المنسقة لخفض الانبعاثات على الطرق من أجل مستقبل خالٍ من التلوث. وأظهرت أرقام المنتدى الاقتصادي العالمي ارتفاع مبيعات السيارات الكهربائية بنسبة 60 في المائة العام الماضي ، متجاوزة حاجز 10 ملايين للمرة الأولى.

استمرار نمو مبيعات السيارات الكهربائية

وفي الآونة الأخيرة ، في عام 2017 ، كانت السيارات الكهربائية تمثل سيارة واحدة فقط من بين كل 70 سيارة ركاب جديدة تم بيعها ، ولكن بحلول عام 2022 كانت تشكل واحدة من كل سبع سيارات. ولا يُظهر نمو مبيعات السيارة الكهربائية أي علامة على التباطؤ ، ولكن هل يمكن أن تكون شعبيتها مشكلة بالنسبة للبيئة؟

تحدي في كيفية التعامل مع بطاريات السيارات الكهربائية المستنفذة

يتمثل التحدي الناجم عن التحول إلى الكهرباء في كيفية التعامل مع البطاريات المستهلكة التي توجد في المركبات الكهربائية ، وتشير التقديرات إلى أن ملايين الأطنان من البطاريات ستنتهي في عام 2020 وحده. وعندما ينتهى العمر الافتراضي للبطارية البالغ 10 سنوات تقريبًا ، من الأفضل استخدامها بعد ذلك لتخزين الطاقة الثابتة ، كما هو الحال في المنازل أو كنسخة احتياطية لتحسين استقرار شبكات الكهرباء ، قبل إعادة تدويرها في نهاية المطاف.

اعادة تدوير بطاريات المركبات الكهربائية

وقد يكون إرسال البطاريات إلى مكبات النفايات إهدارًا وضارًا بالبيئة ، في حين أن تعدين بعض المواد يرتبط بمخاوف تتعلق بالبيئة وحقوق الإنسان ، مما يجعل إعادة التدوير للسماح بإعادة الاستخدام أمرًا مهمًا بشكل خاص. وفي ديسمبر , أصدر الاتحاد الأوروبي تشريعات تطالب صانعي السيارات بإعادة تدوير البطاريات المستهلكة واستعادة الحد الأدنى من المواد.

شركات عديدة مثل Watercycle Technologies تعمل في اعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية

وتعمل العديد من مجموعات البحث الجامعية والشركات الناشئة على تطوير طرق أفضل لاستخراج هذه المواد القيمة للسماح بإعادة استخدامها في بطاريات جديدة. ومن بين الشركات العاملة في هذا المجال سيباستيان ليبر ، الرئيس التنفيذي لتقنيات Watercycle ، ، والدكتور أحمد عبد الكريم ، كبير مسؤولي التكنولوجيا في Watercycle Technologies. وقد تأسست عام 2020 وانطلقت من جامعة مانشستر في المملكة المتحدة.

السيارات الكهربائية تحتاج للتحرر من ندرة الموارد

وفقًا للدكتور سيباستيان ليبر ، الرئيس التنفيذي للشركة ، بدون إعادة التدوير الفعال للمواد ، فإن القطاع "سيصبح خاضعًا لتوافر الموارد الطبيعية". وأضاف: "ما يجب فعله هو التحرر من قيود ندرة الموارد ، وهو ما تقوم عليه اقتصادات الوقود الأحفوري". وأكمل : "أنت بحاجة إلى اقتصاد دائري يتم فيه إعادة تدوير كل هذه المعادن حتى تكون مستدامة."

المعادن مثالية لإعادة التدوير

وبالمقارنة مع العديد من المواد الأخرى ، تعتبر المعادن مثالية لإعادة التدوير لأنه ، من الناحية النظرية ، يمكن إعادة تدويرها بلا حدود ، وعلى النقيض من ذلك ، يمكن إعادة تدوير الورق حوالي سبع مرات فقط ، لأن الألياف تقصر وتضعف.

تمزيق خلايا البطاريات الكهربائية لاستخراج المعادن ينتج كتلة سوداء

ومع ذلك ، فإن استخراج المعادن وتنقيتها في بطاريات المركبات الكهربائية ليس بالأمر السهل ، لأنه غالبًا ما يتعين تمزيق الخلايا ، مما ينتج عنه مادة تسمى الكتلة السوداء ، وهي مزيج من العناصر مثل الجرافيت والنيكل والمنغنيز والكوبالت والليثيوم. وغالبًا ما تُستخدم الكتلة السوداء أساسًا لاستخراج النيكل والكوبالت ، وكلاهما من المعادن عالية القيمة.

تدوير الليثيوم في بطاريات السيارات الكهربائية

ويعتبر الليثيوم عنصرًا أساسيًا في عمل بطاريات أيونات الليثيوم ، وبالتالي مع زيادة الطلب على البطاريات ، تضاعف السعر أربع مرات في عام 2021. وتماشياً مع هذا ، كما يقول الدكتور ليبر ، تحولت تقنية إعادة التدوير أكثر نحو استخراج الليثيوم أيضًا. وعملت ة على اتخاذ خطوة إلى الأمام ، بالإضافة إلى استخراج كربونات الليثيوم التجارية من البطاريات المستهلكة ، بالإضافة إلى استخراج الجرافيت النقي ، والذي يمكن إعادة استخدامه أيضًا.

الجرافيت

ويعد الجرافيت ، وهو شكل من أشكال الكربون ، أقل قيمة بكثير من الليثيوم ، ولكنه يستخدم بكميات أكبر بكثير ، كونه أكبر مكون منفرد لبعض بطاريات المركبات الكهربائية ، وبالتالي فإن قيمة المادتين لكل بطارية هي نفسها تقريبًا.

طرق التسخين الحراري لتدوير البطاريات

وتوجد طرق مختلفة لاستخراج المواد في بطاريات المركبات الكهربائية المستهلكة ، أحدها ، يسمى بالمعدن الحراري ، وهو يستخدم طرق معالجة المعادن بالحرارة ، حيث يتم تسخين المواد إلى درجات حرارة قصوى ، مما يسمح بفصلها بسبب اختلاف درجات انصهاره.

Watercycle Technologies تستخدم المياه لتدوير البطاريات

وتماشياً مع اسمها ، تتخذ تقنيات Watercycle Technologies نهج المعالجة المعدنية المائية ، حيث تقوم المياه والكواشف المختلفة بفصل المكونات كيميائياً ، وعلى عكس بعض الطرق الأخرى ، يقال إن هذه التقنية لا تنتج مياه صرف ملوثة. وتقول الشركة أن طريقتها يمكن استخدامها مع البطاريات بناءً على أنواع مختلفة من الكيمياء. بعضها عبارة عن بطاريات ليثيوم - نيكل - منجنيز - كوبالت - أكسيد ، تختصر باسم NMC. وهناك نوع رئيسي آخر من البطاريات هو الليثيوم والحديد والفوسفات أو LFP والتي تتميز بكثافة طاقة أقل ولكنها أرخص.

بطاريات LFP وNMC

يقول الدكتور ليبر: "إن NMC من حيث الأداء لا تزال متفوقة ، لكن LFP تنمو بسرعة ، لا سيما في الصين. لديك أميال أقل قليلاً في سيارتك لكنها تدوم لفترة أطول ويكون إنتاجها أرخص".

دور المصري أحمد عبدالكريم في شركة Watercycle Technologies

ويقول المصري أحمد عبدالكريم رئيس قسم التكنولوجيا في Watercycle Technologies : "نعتقد أن معدل استرداد الليثيوم سيكون أعلى بكثير من 70 في المائة" . وتبلغ معدلات إعادة تدوير الليثيوم حوالي 70 لكل مركز ، لذلك قد يكون هناك تحسن كبير. ويقول: "إنه أمر أكثر أناقة من الناحية التكنولوجية وأكثر استدامة من الناحية الاقتصادية على المدى الطويل محاولة فصل المواد القيمة عند المصدر بدلاً من تمزيقها".