إحدى الخرافات والمفاهيم الخاطئة العديدة الشائعة حول السيارات الكهربائية هي أنها لا يمكن إعادة تدوير البطاريات وسينتهي بها الأمر في مدافن النفايات. هذا ببساطة غير صحيح. تعد إعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية أمراً ضرورياً لتحقيق الاستدامة البيئية بعد انتهاء عمرها الافتراضي في السيارات، والذي يقدر حالياً بما يتراوح بين 15 إلى 20 عاماً.
من الصحيح القول أن العملية تتضمن أساليب وتحديات وتقنيات مختلفة لاستعادة المواد الموجودة داخل حزم بطاريات السيارات الكهربائية بكفاءة. وينبع التعقيد من التصاميم والكيمياء المتنوعة المستخدمة. بطاريات السيارات الكهربائية ليست موحدة، مما يجعل عملية التفكيك وإعادة التدوير مهمة شاقة ومكلفة. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي البطاريات على مواد تشكل مخاطر على البيئة والسلامة إذا لم يتم التعامل معها بشكل صحيح.
ولكن الإحصائيات التي يتم الاستشهاد بها كثيراً والتي تشير إلى إعادة تدوير 5٪ فقط من مكونات البطارية، قديمة وغير صحيحة. في حين أن البنية التحتية لإعادة التدوير كانت أقل بكثير في عام 2010 حين تم ذكر ذلك (في تقرير جمعية أصدقاء الأرض) فقد حدث تقدم هائل في صناعة إعادة التدوير منذ ذلك الحين.
وأشار تقرير من شركة "سيركيولار إنرجي ستوراج" في عام 2019 إلى أن الرقم كان 50٪ ومن المحتمل أن يتم تحسينه في السنوات الخمس المقبلة. وحددت أوروبا الحد الأدنى من مستويات المواد المستعادة من نفايات البطاريات لإعادة استخدامها، وخصصت 50٪ لليثيوم بحلول عام 2027 و80٪ بحلول عام 2031، وبالنسبة للكوبالت والنحاس والرصاص والنيكل فإن الأهداف أعلى بنسبة 90٪ بحلول عام 2027. و 95% بحلول عام 2031.
قد تكون حزم بطاريات السيارات الكهربائية معقدة ومكلفة في التفكيك، لكن وضع العلامات على المكونات قد يسهل العملية في المستقبل.
ماذا يوجد في حزم البطارية؟
تتكون بطارية الليثيوم أيون للسيارات الكهربائية من خلايا أيون الليثيوم، والتي تشتمل على مكونات ومواد كيميائية متنوعة. ومن الواضح أن هناك الليثيوم، ولكن قد تجد أيضاً الكوبالت والنيكل والمنغنيز والجرافيت. وعادة ما يتم تعبئتها في خلايا فردية تُدمج لتشكل حزمة البطارية.
ومن بين هذه الخلايا يعد الكوبالت والنيكل من السهل استخلاصهما وإعادة تدويرهما. كما يمكن إعادة تدوير الليثيوم والجرافيت. لكن المكونات الأخرى مثل الأيونات تعتبر أكثر تحدياً بسبب كيميائيتها المعقدة وخطورتها المحتملة.
وعند التخلص من سيارة كهربائية، فإن الخطوة الأولى هي تفريغها بالكامل بأمان. يتم بعد ذلك إزالة البطارية من السيارة وتقييمها لإعادة استخدامها أو إعادة تدويرها. وفي بعض الحالات يمكن إعادة استخدام مجموعات البطاريات هذه لتخزين الطاقة المنزلية أو التجارية. كما تستخدم بعض الشركات المتخصصة هذه أيضاً لتحويل السيارات القديمة أو الكلاسيكية إلى طاقة كهربائية.
وإذا كان سيتم إعادة تدوير البطارية، فسيتم تفكيك العبوة لفصل الخلايا والوحدات، والتي تتم معالجتها بعد ذلك من خلال طرق مثل المعالجة الحرارية أو المعالجة المائية.
ما هو إعادة تدوير المعادن الحرارية والمائية؟
إعادة تدوير المعادن الحرارية هي عملية تستخدم لاستعادة المعادن الثمينة من بطاريات السيارات الكهربائية عن طريق تعريضها لدرجات حرارة عالية. تتضمن هذه الطريقة صهر البطاريات في فرن لفصل المعادن مثل الكوبالت والنيكل والنحاس عن المواد الأخرى.
وخلال هذه العملية يتم حرق المواد العضوية والبلاستيكية الموجودة في البطارية، مما يترك سبيكة معدنية يمكن تحسينها بشكل أكبر. رغم أن هذه الطريقة تستهلك الكثير من الطاقة وقد تولد انبعاثات ضارة، ولكنها فعالة في استخلاص المعادن التي يمكن إعادة استخدامها في البطاريات الجديدة أو التطبيقات الأخرى.
وتعمل إعادة تدوير المعادن المائية في درجات حرارة منخفضة وقد تحقق معدلات استرداد عالية للمعادن الثمينة من بطاريات السيارات الكهربائية باستخدام الكيمياء المائية. لكنها تحتاج إلى معالجة دقيقة ومسؤولة للمواد الكيميائية والنفايات السائلة.
أولا، يتم تفكيك البطارية وسحق الخلايا الفردية إلى مادة مسحوقية تُعرف باسم"الكتلة السوداء". ثم تتم معالجته بالمحاليل الكيميائية (الأحماض أو القواعد) لإذابة المعادن في محلول سائل. وهذا يُسهل فصل المواد باستخدام المذيبات التي ترتبط بشكل انتقائي بمعادن معينة. ثم يتم استخلاصها من المحلول كمركبات صلبة.
وأخيراً، تخضع هذه المركبات لمزيد من التنقية لإزالة الشوائب وإنتاج أملاح معدنية عالية النقاء، والتي يمكن إعادة استخدامها في بطاريات جديدة أو تطبيقات أخرى.
منجم الليثيوم غرينبوشز هو منجم مفتوح في غرب أستراليا، ويُعتبر أكبر منجم لليثيوم من الصخور الصلبة في العالم.
إعادة التدوير المباشر
إحدى التقنيات الناشئة لإعادة التدوير هي "إعادة التدوير المباشر" التي تهدف إلى الحفاظ على وظيفة مواد الكاثود والأنود في البطاريات بدلاً من تفكيكها بالكامل. ويتضمن ذلك فصلها عن المكونات الأخرى، ثم تنظيفها وتجديدها، وبعد ذلك يمكن إعادة نشرها في خلايا بطارية جديدة.
تعمل هذه الطريقة على تقليل استهلاك الطاقة وتكاليف إعادة التدوير وتقليل النفايات. ومع ذلك هناك خطر التلوث وتدهور المواد مما قد يؤثر على كفاءة البطاريات الجديدة. وفي الوقت نفسه لا يزال يتعين فصل بعض المكونات الأخرى، مثل المنحل بالكهرباء والفاصل ومواد التغليف وإعادة تدويرها باستخدام طرق أخرى.
إعادة التدوير القهري
تمثل الجدوى الاقتصادية لإعادة تدوير بطاريات السيارات الكهربائية تحدياً نظراً لارتفاع تكلفة القيام بها ويجري النظر في اللوائح التي تفرض وضع علامات تفصيلية على مكونات البطارية لتسهيل إعادة التدوير.
يتحمل مصنعو السيارات الكهربائية بشكل متزايد مسؤولية إعادة تدوير البطاريات من خلال الأطر التنظيمية وبرامج مسؤولية المنتج الموسعة (EPR). وفي بعض المناطق يجب على الشركات أن تحقق أهدافاً محددة وتكون مسؤولة عن جمع البطاريات. ويشمل ذلك الاتحاد الأوروبي (بموجب "توجيه البطارية") والصين التي تنص على أن صانعي السيارات الكهربائية مسؤولون عن دورة حياة البطاريات بأكملها بدءاً من الإنتاج وحتى التخلص منها. وفي الولايات المتحدة نفذت ولاية كاليفورنيا أيضاً قوانين لهذا الغرض.
ماذا عن بطاريات أيون الصوديوم والحالة الصلبة؟
تظهر كل من بطاريات أيون الصوديوم والحالة الصلبة كبديل لبطاريات الليثيوم أيون للمركبات الكهربائية. وصلت بطاريات أيونات الصوديوم بالفعل إلى بعض المنتجات الصينية، ويوجد حالياً سباق بين شركات مثل تويوتا ونيسان وهوندا وغيرها، بما في ذلك شركات صناعة السيارات من الصين، لتكون أول من أدخل بطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية.
والصوديوم أكثر وفرة وبالتالي أرخص من الليثيوم وله تأثير بيئي أقل حين يتعلق الأمر بالتعدين. قد تكون لها دورة حياة أقصر، رغم أن الخبر السار هو أنه من الأسهل إعادة تدويرها.
وبالمثل، يمكن لبطاريات الحالة الصلبة أن توفر مدى قيادة أكبر، وتقلل من مخاطر الحريق وتستمر لفترة أطول. في حين أن تصنيعها معقد، فإن استخدام المنحل بالكهرباء الصلب بدلاً من السائل يبسط عملية إعادة التدوير. كما تزيد المعادن ذات القيمة الأعلى من الحافز لإعادة تدوير البطاريات بشكل صحيح.
في ضوء ضرورة إعادة استخدام المواد النادرة، والجوانب الاقتصادية المعنية، ومتطلبات التشريعات والسياسات، فضلاً عن التوقعات العامة، فمن الواضح أن الجهود الرامية إلى التحسين المستمر لكفاءات ومعدلات إعادة التدوير تتكثف في المستقبل.
