يدرس المنظمون وشركات صناعة السيارات طرق استخدام ملايين البطاريات التي تدعم السيارات الكهربائية بعد انتهاء عمرها الافتراضي حيث تحتوي هذه البطاريات على ليثيوم ثمين يمكن نظريًا إعادة تدويره واستخدامه في بطاريات جديدة إلا أن إيجاد طريقة فعالة من حيث التكلفة لذلك يعد تحدياً يحتاج للدراسة والتفكير العميق.

ويأمل فريق من الكيميائيين في جامعة ويسكونسن ماديسون في إيجاد حلول مبتكرة وقد بدأوا بالفعل في تسجيل براءات اختراع والتواصل مع شركات تصنيع السيارات العالمية لجعل العملية قابلة للتطبيق وتحقيق نتائج ملحوظة في هذا المجال المتطور باستمرار والذي يتطلب تقنيات حديثة وفعالة.

قاد هذا العمل كيونج شين تشوي أستاذ الكيمياء في جامعة ويسكونسن ماديسون والمتخصص في تطوير العمليات الكهروكيميائية لمختلف الاستخدامات وقد توصل تشوي وزملاؤه إلى إثبات مفهوم استخدام الكيمياء الكهروكيميائية لاستخراج الليثيوم من بطاريات فوسفات الليثيوم والحديد المستهلكة التي تعتمد عليها العديد من الشركات الكبرى مثل تسلا وبي واي دي.

تتوفر بطاريات السيارات الكهربائية القائمة على الليثيوم بأنواع متعددة ورغم أن بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد تتميز بكثافة طاقة أقل من بطاريات تعتمد على عناصر مثل النيكل او الكوبالت إلا أنها تتمتع بتكلفة إنتاج أقل وأمان أعلى ومع ذلك فإن قيمة الحديد والفوسفات أقل مقارنة بالنيكل مما يؤثر على جاذبية إعادة تدوير هذه البطاريات.

تشير تصريحات تشوي إلى عدم وجود طريقة اقتصادية مُقنعة لاستعادة الليثيوم من بطاريات فوسفات الليثيوم المستهلكة رغم الاتجاه المتزايد نحو استخدامها حيث إن استخراج الليثيوم تقليديًا من المناجم له عواقب بيئية سلبية رغم كونه أقل تكلفة من إعادة التدوير مما يرفع من أهمية البحث لإيجاد طرق جديدة.

ويضيف تشوي أنه يجب علينا الوصول إلى موارد الليثيوم الطبيعية بشكل مستدام ونحتاج إلى ابتكارات تجعل عملية استعادة الليثيوم من بطاريات الطاقة المستهلكة مجدية تجاريًا بهدف دعم اقتصاد دائري مستدام في السوق وتعزيز القدرة التنافسية للمنتجات الجديدة والمبتكرة.

ازدادت أهمية هذه القضية بالنسبة لشركات صناعة السيارات العالمية مع وضع الاتحاد الأوروبي لوائح جديدة تهدف للحد من التأثير البيئي للبطاريات حيث سيتم اعتبارًا من عام 2031 فرض نسبة مئوية معينة من الليثيوم المعاد تدويره في بطاريات السيارات الكهربائية المباعة داخل السوق الأوروبية.

طور تشوي عملية كهروكيميائية مكونة من خطوتين لا تتطلب شروطًا خاصة وتقلل من المخرجات الكيميائية والنفايات فعلى مستوى الخطوة الأولى تُرشح أيونات الليثيوم من بطاريات فوسفات الليثيوم المستهلكة وتُستخرج بشكل انتقائي عبر قطب تخزين خاص وفي الخطوة التالية تُطلق هذه الأيونات في محلول منفصل لاستعادتها كمواد كيميائية متقدمة.

أثبت تشوي وزملاؤه جدوى هذه العملية باستخدام بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد التجارية وأيضًا الكتل السوداء الناتجة عن البطاريات المستهلكة وقد تم نشر تفاصيل العمل في مجلة ACS Energy Letters حيث تم تقديم براءة اختراع للعمل مما جذب انتباه الشركات المصنعة للبطاريات التي تبحث عن طرق جديدة لتعزيز فرصها في هذا السوق.

يعمل فريق تشوي حالياً على تطوير نموذج أولي لهذه التقنية للإجابة على العديد من الأسئلة العالقة حول كيفية تسويق هذه العملية الجديدة بما يضمن تلبيتها لاحتياجات السوق وزيادة كفاءتها في استعادة الليثيوم بشكل مستدام وبتكاليف معقولة تعزز القدرة التنافسية لها.