تسريع إعادة التدوير للحفاظ على ازدهار السيارات الكهربائية – أخبار

في رواية الخيال العلمي الديستوبيا حلبة السماء، تتناثر الأرض بطبقات من النفايات الإلكترونية، وبقايا المجتمع الاستهلاكي المهووس بأحدث الأدوات التكنولوجية. تشكل الأكوام الشاهقة من الإلكترونيات المهملة خلفية لعالم تم فيه طمس الطبيعة بواسطة السيليكون والمعادن، وهو تحذير صارخ من العواقب الجامحة للإهمال التكنولوجي. في حين أن واقعنا الحالي ليس رهيبًا كما هو مصور في هذا الكون الخيالي، إلا أن الزيادة في اعتماد مصادر الطاقة المتجددة والمركبات الكهربائية (EVs) أدت إلى زيادة الاعتماد على البطاريات. هذا التحول، على الرغم من كونه مفيدا للحد من انبعاثات الكربون، فإنه يطرح تحديا كبيرا: إعادة التدوير والتخلص من هذه البطاريات بكفاءة، وضمان أن خطواتنا نحو مستقبل أكثر خضرة لا تخلق عن غير قصد مأزقا بيئيا جديدا.

مع اكتساب التنقل الكهربائي زخمًا في جميع أنحاء العالم، يتزايد الطلب على بطاريات السيارات الكهربائية (EV)، حيث من المتوقع أن يتجاوز إنتاج البطاريات خمسة تيراواط ساعة (TWh) سنويًا بحلول عام 2030، ومن المتوقع أن تتقاعد أكثر من 100 مليون بطارية مركبة في العقد المقبل. إن هذا التحول نحو التنقل الكهربائي، المفيد لكل من البيئة والاقتصاد الاستهلاكي، يستلزم تطوير وتوسيع نطاق سلاسل التوريد الجديدة، مما يوفر فرصة لإنشاء أنظمة أكثر استقرارًا ومرونة وكفاءة واستدامة من أنظمة الوقود الأحفوري والطاقة. صناعة محركات الاحتراق الداخلي (ICE). وتظهر إعادة تدوير البطاريات كعنصر حاسم في اغتنام هذه الفرصة، خاصة وأن المصدر الرئيسي لمواد البطاريات القابلة لإعادة التدوير ينبع حاليًا من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية وخردة التصنيع، حيث تصل نسبة الأخيرة إلى 30 في المائة خلال المرحلة الأولى من عمليات مصنع البطاريات الجديدة. على الرغم من أن بطاريات السيارات الكهربائية المنتهية الصلاحية تمثل حاليًا حجمًا كبيرًا في المناطق التي تعتمد السيارات الكهربائية المتقدمة مثل الصين والولايات المتحدة والاتحاد الأوروبي، وفقًا لشركة ماكينزي، فمن المتوقع أن تهيمن خردة الإنتاج كمصدر رئيسي لإعادة التدوير حتى عام 2030، عندما يصل حجم البطاريات المتقاعدة من المتوقع أن ترتفع بطاريات السيارات الكهربائية ومن المحتمل أن تصبح المصدر الرئيسي لمواد إعادة التدوير.

يشمل التحدي المتمثل في إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية، وخاصة بطاريات الليثيوم أيون، الاستدامة البيئية وكفاءة استخدام الموارد. مع استمرار نمو اعتماد السيارات الكهربائية، مدفوعًا بالجهود العالمية للحد من انبعاثات الكربون، أصبحت مسألة إدارة نهاية عمر البطارية أمرًا بالغ الأهمية بشكل متزايد. وقد التزمت أكثر من 20 دولة، إلى جانب العديد من شركات صناعة السيارات، بأهداف كبيرة للكهرباء، مما يستلزم زيادة الطلب على مواد البطاريات الحيوية مثل النيكل (Ni)، والكوبالت (Co)، والمنغنيز (Mn)، والليثيوم (Li)، والجرافيت. وقد أدت هذه الزيادة إلى زيادة الضغط على إمدادات المواد الخام، حيث تشير التوقعات إلى نقص محتمل، خاصة بالنسبة لشركة Li and Co، التي تعتبر بالغة الأهمية لتصنيع البطاريات.

ويتوقع تقرير عام 2020 الصادر عن وكالة الطاقة الدولية (IEA) حدوث زيادة كبيرة في أعداد السيارات الكهربائية، ويقدر أنه قد يكون هناك ما يصل إلى 145 مليون سيارة كهربائية على الطريق بحلول عام 2030. وسيؤدي هذا النمو في اعتماد السيارات الكهربائية إلى زيادة مقابلة في العدد. من البطاريات التي ستحتاج إلى إعادة التدوير في نهاية دورات حياتها، مما يسلط الضوء على الحاجة الملحة لعمليات وتقنيات إعادة التدوير الفعالة.

يؤكد التحالف العالمي للبطاريات، في ورقة رؤيته لعام 2021، على أهمية إنشاء سلسلة قيمة للبطاريات الدائرية. وتناقش الورقة إمكانية تقليل البصمة البيئية للبطاريات، واستعادة المواد القيمة مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل، ودعم النمو المستدام لسوق المركبات الكهربائية. ويدعو التحالف إلى اتباع نهج نظامي لإعادة تدوير البطاريات، نهج يتضمن تطوير معايير وسياسات لتشجيع إعادة استخدام وإعادة تدوير مكونات البطارية.

وفيما يتعلق بالتحديات التقنية، يؤكد بحث جامعة برمنغهام على مدى تعقيد عمليات إعادة تدوير البطاريات. توضح الدراسة بالتفصيل الحاجة إلى أساليب متقدمة لتفكيك البطاريات بكفاءة وأمان، وفصل مكوناتها القيمة، وتنقية هذه المواد لإعادة استخدامها في البطاريات الجديدة. ولا يتطلب هذا الابتكار التكنولوجي فحسب، بل يتطلب أيضًا استثمارات كبيرة لزيادة قدرات إعادة التدوير.

تأتي بطاريات أيونات الليثيوم الحديثة (LIB) بأشكال مختلفة – خلايا أسطوانية ومنشورية وخلايا كيسية – ولكل منها متطلبات فريدة للتفكيك والمعالجة المسبقة مما يؤدي إلى تعقيد عمليات إعادة التدوير. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي الترابط اللاصق للخلايا في بعض الوحدات إلى إعاقة جهود استعادة المواد بشكل كبير. علاوة على ذلك، فإن التقدم المستمر في تكنولوجيا البطاريات، مثل تصميم بطارية تيسلا “tabless” وحزمة البطاريات النصلية من BYD، يقدم تعقيدات جديدة لمنهجيات إعادة التدوير، وخاصة طرق إعادة التدوير المباشرة التي تتطلب تفكيكًا تفصيليًا وفصل المكونات.

ويضيف التطور المادي طبقة أخرى من التعقيد. يتطلب الانتقال من LiCoO2 (LCO) إلى كاثودات NMC (LiNixMnyCo1-x-yO2) الغنية بالنيكل، والذي يهدف إلى تعزيز كثافة الطاقة وخفض التكاليف، عمليات إعادة تدوير قابلة للتكيف يمكنها التعامل مع كيميائيات المواد المتنوعة والمتطورة. تتطور مواد الأنود أيضًا، مع التحول من الجرافيت إلى الأنودات القائمة على السيليكون وفي النهاية الأنودات المصنوعة من معدن الليثيوم، ويمثل كل منها تحديات وفرصًا فريدة لإعادة التدوير.

من منظور تجاري، يعد توسيع نطاق إعادة تدوير LIBs للتعامل مع ملايين الأطنان المتوقعة من LIBs المستهلكة بحلول عام 2030 عقبة حاسمة. ويحتاج معدل إعادة التدوير الحالي الذي يقل عن خمسة في المائة إلى زيادة كبيرة لإدارة النفايات المتوقعة وتوريد المواد الثانوية إلى سوق البطاريات. ولا تزال الجدوى الاقتصادية مصدر قلق، حيث أن ربحية عمليات إعادة التدوير تعتمد بشكل كبير على استعادة المواد القيمة مثل الكوبالت، والذي يتم التخلص منه بشكل متزايد في كيميائيات البطاريات الجديدة.

يهدف توجيه البطارية الخاص بالاتحاد الأوروبي إلى معالجة هذه التحديات من خلال فرض جمع البطاريات ومعالجتها وإعادة تدويرها داخل الدول الأعضاء. وهي تحدد أهدافًا طموحة لكفاءة إعادة التدوير، بما في ذلك معدل كفاءة إعادة التدوير بنسبة 50 في المائة لبطاريات الليثيوم أيون، لضمان تقدم صناعة البطاريات نحو الاستدامة.

علاوة على ذلك، فقد نشرت دراسة عام 2019 في المجلة طبيعة يسلط الضوء على إمكانية استعادة ما يصل إلى 95 بالمائة من مكونات معينة للبطارية باستخدام طرق إعادة التدوير المتقدمة. وهذا يدل على جدوى معدلات الاسترداد المرتفعة للمواد الحيوية، والتي يمكن أن تقلل من الحاجة إلى استخراج المواد الخام وتقليل التأثير البيئي لإنتاج البطاريات.

يعد تطوير بنية تحتية قوية وفعالة ومستدامة لإعادة التدوير أمرًا ضروريًا للتخفيف من الضغط الوشيك على إمدادات المواد الخام ومنع التدهور البيئي. والمهمة متعددة الأوجه: فهي تتطلب الابتكار التكنولوجي للتعامل مع كيمياء البطاريات المتنوعة والمتطورة، وصنع السياسات الاستراتيجية لتحفيز إعادة التدوير، واستثمارات كبيرة لتوسيع نطاق عمليات إعادة التدوير. ونظراً للآثار البيئية والمتعلقة بالموارد الصارخة التي تم تسليط الضوء عليها في الروايات والدراسات على حد سواء، فمن الأهمية بمكان أن يعمل أصحاب المصلحة العالميون بشكل تعاوني على صياغة مسارات تؤدي إلى اقتصاد دائري للبطاريات، مما يضمن أن الانتقال إلى التنقل الكهربائي لا يستبدل أزمة بيئية بأخرى.

Aditya Sinha (X: @adityasinha004) هو ضابط في مهمة خاصة، للأبحاث، المجلس الاستشاري الاقتصادي لرئيس وزراء الهند. وجهات النظر الشخصية.