مع إعلان بعض أبرز الشركات المصنعة للسيارات في العالم عن خططها للتخلص التدريجي من السيارات التي تعمل بالبنزين والديزل بالكامل في غضون العقد ونصف العقد المقبل، لم تعد السيارات الكهربائية (EV) حلماً من أحلام المستقبل.
صرحت شركة جنرال موتورز في الولايات المتحدة عن نيتها بيع السيارات الكهربائية فقط بحلول عام 2035، في حين أن النمو العالمي في مبيعات السيارات الكهربائية وتعهد الرئيس بايدن بالوصول إلى نسبة 50% من السيارات الكهربائية بحلول عام 2030 يثبت أن اعتماد السيارات الكهربائية بدأ أخيراً في الوصول إلى التيار الرئيسي.
يُنظر إلى هذا النمو السريع والابتعاد عن الاعتماد على الوقود الأحفوري بشكل عام على أنه أمر إيجابي، ومع ذلك، فإن هذا ليس نهاية القصة، و الاهتمامات الاجتماعية والبيئية بدأت تظهر الآن معلومات حول كيفية التخلص من بطاريات الليثيوم التي تعمل بها السيارات الكهربائية عادةً.
إن مشكلة بطاريات الليثيوم للسيارات ذات شقين. أولاً، هناك قلق واضح بشأن مستوى تعدين المواد الخام البكر اللازمة لتصنيعها. ويمثل هذا الاعتماد على المعادن والفلزات كأساس لهذه التكنولوجيا مشاكل بيئية واجتماعية كبيرة. ومع ذلك، هناك الآن جهود متزايدة للحد من ذلك من خلال تطوير تكنولوجيات جديدة.
أما المشكلة الأخرى فتتمثل بالطبع في كيفية التخلص من بطاريات سيارات الليثيوم بمجرد وصولها إلى نهاية عمرها الافتراضي، وهي مشكلة تتفاقم بسبب أنواع المواد المستخدمة أثناء التصنيع. واليوم، يمكنك إعادة تدوير بطاريات سيارات الليثيوم، وهذه هي أفضل طريقة لتقليل تعدين المواد الخام الجديدة، ومع ذلك، لا يمكن إعادة تدويرها بسهولة مثل بطاريات الرصاص الحمضية التقليدية التي توجد عادةً في السيارات.
وهذا يعني أن المنظمين والمصنعين والجهات الفاعلة الأخرى في الصناعة يحاولون الآن إيجاد أفضل الطرق لزيادة كفاءة إعادة تدوير بطاريات سيارات الليثيوم إلى أقصى حد. ومع ذلك، هناك العديد من العوائق التي تحول دون إعادة تدوير بطاريات سيارات الليثيوم بشكل فعال، والتي نستكشف بعضها هنا.
كيف تعمل بطاريات الليثيوم للسيارات؟
تعمل معظم السيارات الكهربائية ببطاريات أيونات الليثيوم. تولد كل خلية من خلايا بطارية الليثيوم الكهرباء عندما تتحرك أيونات الليثيوم من أحد جانبيها (الأنود) عبر إلكتروليت إلى الجانب الآخر (المهبط). والليثيوم الموجود في الأنود رخيص الثمن ومتوفر في كل مكان، على الرغم من أن استخراجه لا يخلو من المشاكل، ومع ذلك، يحتوي الكاثود على معادن ثمينة مثل النيكل والمنغنيز والكوبالت، والتي يعتمد عليها أداء البطارية بشكل كبير.
إن تعدين هذه المعادن الثمينة له تأثير بيئي واجتماعي أكبر؛ على سبيل المثال، في تأجيج الصراع وعمالة الأطفال في البلدان الغنية بالمعادن مثل جمهورية الكونغو الديمقراطيةحيث يتم تعدين ما يقرب من ثلثي الكوبالت في العالم.
وبسبب هذه المخاوف، ركز الباحثون على إيجاد طرق للتخلص التدريجي من استخدام الكوبالت في بطاريات الليثيوم. وقد تحقق بعض النجاح؛ فقد وجدت شركة TexPower الناشئة في الولايات المتحدة طريقة فعالة للاستغناء عن الكوبالت دون المساس بالفعالية، بينما تخطط شركة Tesla الرائدة في مجال السيارات الكهربائية للتوقف عن استخدام الكوبالت تماماً خلال السنوات القليلة القادمة.
ولكن في حين أن هذه التطورات في المواد الخام تجعل تصنيع بطاريات الليثيوم أيون أكثر استدامة، فإن التأثير على إعادة التدوير أقل وضوحًا.
هل بطاريات الليثيوم للسيارات قابلة لإعادة التدوير؟
على الرغم من أن بطاريات سيارات الليثيوم قابلة لإعادة التدوير، إلا أنها عملية مكلفة وتستهلك طاقة كبيرة. وتتمثل إحدى العوائق الكبيرة في التركيب المعياري لخلايا البطارية داخل حزمة البطارية. حيث يتم لحام الخلايا ولصقها معًا بصلابة لدرجة أن تفكيكها يتطلب الكثير من الطاقة البشرية أو الآلية، كما أنها تنبعث منها غازات الدفيئة على طول الطريق.
في معظم الأحيان، يتم إعادة تدوير بطاريات الليثيوم في المصانع الكبيرة عن طريق عملية تقطيع البطارية بأكملها إلى مسحوق. ثم يتم بعد ذلك إما صهر هذا المسحوق (المعالجة البيروميتالورجية) أو إذابته في حمض (المعالجة المائية)، وبالتالي استخلاص العناصر الفردية لإعادة بيعها.
وتتمثل إحدى مشاكل هذه العملية في أنه عندما تزيل المعادن النادرة والباهظة الثمن مثل الكوبالت من البطارية، يتبقى لصناعة إعادة التدوير منتج أقل قيمة لإعادة بيعه. فالليثيوم رخيص جداً في التعدين، لذا لا يوجد حافز لإعادة تدوير الليثيوم في بطاريات السيارات. ومن المفارقات أن إزالة العناصر المثيرة للجدل مثل الكوبالت من البطارية يجعل العملية أقل جدوى للشركات التي تعيد تدوير بطاريات السيارات المصنوعة من الليثيوم.
ما هي حلول إعادة تدوير بطاريات الليثيوم للسيارات؟
إذا لم تكن إعادة تدوير بطاريات سيارات الليثيوم مربحة حتى الآن، فهذا لا يعني أنها لن تكون مربحة مع تطور الصناعة، ولكن للوصول إلى هذه المرحلة يجب أن تستمر تكنولوجيا إعادة التدوير والبطاريات نفسها في التطور. وهنا يأتي دور التحفيز.
المصدر: nature.com
وقد كان مفهوم مسؤولية المنتج الممتدة، الذي يعتبر فيه الصانع مسؤولاً عن تأثير منتجه طوال دورة حياته بأكملها، عاملاً رئيسياً في الخطوات التي تم اتخاذها في هذا الاتجاه. في الصين، حيث يوجد جزء كبير من صناعة البطاريات في العالم، اتخذت الدولة خطوات لإلقاء مسؤولية التخلص من بطاريات سيارات الليثيوم على عاتق الصانعين. ولدى الشركات الصينية المصنعة للبطاريات الآن حوافز مالية وتنظيمية واضحة للحصول على المواد المعاد تدويرها بدلاً من استخراج مواد جديدة.
بالإضافة إلى ذلك، أجبرت هذه التدابير المصنعين على إيجاد طرق لتصميم البطاريات لجعل عملية إعادة التدوير أكثر كفاءة في الطرف الآخر. وقد بدأت إحدى الشركات الصينية، وهي شركة BYD، في تطوير نوع جديد من حزم البطاريات، وهو الشفرة، التي تبتعد عن البناء المعياري لبطارية الحزمة المسطحة وابتكرت منتجاً خالياً من المواد اللاصقة والمواد اللاصقة التي جعلت عملية التفكيك صعبة في الماضي. هنا، يمكن إزالة الخلية ببساطة باليد، مما يوفر الوقت والطاقة في عملية إعادة التدوير.
وفي الولايات المتحدة، تحركت الحكومة أيضًا في الولايات المتحدة، حيث ضخت 15 مليون دولار في مبادرة ReCell، وهي مبادرة تتألف من الجهات الفاعلة في الصناعة والباحثين، لتطوير طرق جديدة لإعادة تدوير البطاريات. وفي المملكة المتحدة، تلقت مبادرة مماثلة متعددة المؤسسات تدعى ReLib دعمًا حكوميًا كبيرًا لتحقيق نفس الغاية. ويركز كلاهما على طرق الحفاظ على الكاثود في عملية إعادة التدوير. ويرجع ذلك إلى أن القيمة الحقيقية للبطارية تتراكم في العناصر الخام والخبرة التي يتكون منها الكاثود. وإعادة بيعها سليمة أكثر ربحية بكثير من تفكيكها إلى أجزائها الأولية.
المصدر: nature.com
ولكن حتى مع القدرة على استخلاص الكاثود دون تمزيق البطارية بأكملها، لا تزال هناك عقبات أمام تطبيق هذه التقنية. تتمثل إحداها ببساطة في تكلفة الشحن لنقل البطاريات إلى المصانع لإعادة التدوير، والأخرى هي أن مصانع إعادة التدوير قد تتلقى كاثودات ذات تركيبات مختلفة جداً، وقد يكون من الصعب جداً فصل بعضها. من المهم أن تجبر الجهات التنظيمية الشركات المصنعة على تفصيل محتويات الكاثود على السطح الخارجي للبطارية.
إذا نظرنا إلى المدى البعيد، فعلى الرغم من أننا نستخدم مواد البطاريات المعاد تدويرها اليوم، إلا أنه من الصعب جدًا معرفة مدى فائدة المخزون الحالي من وحدات الليثيوم عندما تصل إلى نهاية عمرها الافتراضي. في غضون 15 عامًا، عندما تخرج سيارات اليوم من الطرقات لتخريدها، قد تكون المواد المطلوبة لتصنيع كاثودات جديدة تمامًا مختلفة تمامًا عما نراه اليوم.
ومع ذلك، وعلى الرغم من هذه العقبات، فبدلاً من اعتبار النمو الهائل في السيارات الكهربائية مشكلة، يرى الباحثون أنه فرصة - وهذا النمو سيجلب لصناعة إعادة تدوير بطاريات السيارات المصنوعة من الليثيوم وفورات الحجم والربحية اللازمة لجعلها قابلة للاستمرار. مثال على ذلك؛ على الرغم من أن قيمة خردة الرصاص أقل من الليثيوم، إلا أن صناعة إعادة تدوير بطاريات السيارات التقليدية قابلة للاستمرار بسبب الحجم الهائل للاستخدام، ولأن بطاريات السيارات الكهربائية الحالية ستعيش أكثر من السيارات التي توجد فيها، فمن المحتمل أن يتم استخدامها في تطبيقات أخرى.
تضع الرابطة الدولية للطاقة السيارات الكهربائية في صميم رؤيتها لتحقيق صافي انبعاثات معدومة بحلول عام 2050، مما يشير إلى أنها موجودة لتبقى. وعلى الرغم من أن إعادة تدوير بطاريات سيارات الليثيوم لن يكون كافياً بمفرده لتلبية الطلب على المواد الخام لصنع بطاريات جديدة، إلا أن الصناعة يمكنها الاستمرار في الحد من تأثيرها البيئي والاجتماعي من خلال تضافر جهود الدولة والصناعة.
لمزيد من المعلومات حول التأثير الاجتماعي والبيئي للسيارات الكهربائية، اتصل بأحد مستشاري TRUE اليوم. بالإضافة إلى ذلك، اشترك في مدونة RTS لمزيد من الأخبار والرؤى حول الاستدامة.