ابتكر فريق مشترك من الأكاديمية الصينية للعلوم ومعهد بكين للتكنولوجيا طريقة جديدة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة باستخدام ثاني أكسيد الكربون والماء، في خطوة قد تغيّر مستقبل استدامة صناعة البطاريات والطاقة النظيفة.

وتعتبر هذه الطريقة أكثر أمانا من الأساليب التقليدية التي تعتمد على أحماض قوية ومواد كيميائية ضارة، إذ تسمح بإعادة استخدام المعادن المتبقية في البطارية مع التقاط ثاني أكسيد الكربون بشكل دائم، ما يسهم في تقليل الانبعاثات وحماية البيئة، وفقا للدراسة المنشورة في مجلة Nature Communications.

وبحسب الفريق البحثي، فإن استرداد الليثيوم من البطاريات التالفة أصبح ضرورة ملحّة، خاصة مع التوقعات التي تشير إلى إنتاج نحو 381 مليون طن متري من الليثيوم المستهلك بحلول عام 2050، ومن دون تقنيات إعادة تدوير أنظف، ستتحول هذه الكمية إلى مشكلة بيئية ضخمة، بالإضافة إلى تهديدها لإمدادات الليثيوم الضرورية للسيارات الكهربائية والتقنيات الحديثة.

تعتمد الطريقة الجديدة على ما يسميه الباحثون بـ"الطريقة الثلاثية في واحد"، حيث تبدأ العملية باستخدام ثاني أكسيد الكربون والماء لإذابة الليثيوم من البطارية بلطف، إذ يتحول ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الكربونيك الضعيف، المشابه للمياه الغازية، القادر على استخراج الليثيوم دون الحاجة إلى أحماض قوية أو درجات حرارة عالية، وأظهرت التجارب المختبرية استعادة أكثر من 95% من الليثيوم، وهي نسبة مشابهة للطرق الكيميائية التقليدية.

أما المرحلة الثانية، فتشمل معالجة الكاثودات التي تحتوي على الكوبالت والنيكل والمنغنيز، والتي عادة ما يتم التخلص منها بعد استخراج الليثيوم، ولكن الطريقة الجديدة تقوم "بترقية" هذه المواد إلى محفزات قيّمة يمكن استخدامها في تفاعلات الطاقة والعمليات الكيميائية، ما يضيف بعدا بيئيا واقتصاديا مهما للعملية.

ومن المزايا البارزة للطريقة الجديدة أنها تعمل في درجة حرارة الغرفة وتحت الضغط العادي، دون الحاجة إلى طحن إضافي أو مواد كاشطة، ما يجعلها أكثر أمانا وأقل تكلفة وأسهل للتطبيق الصناعي، كما أن جزءا من ثاني أكسيد الكربون يتم حجزه في المنتجات الصلبة، ما يحقق احتجازا للكربون بدلا من إطلاقه في الغلاف الجوي.

إلا أن الباحثين يشيرون إلى أن العملية لا تزال في مرحلة المختبر، وأن التحديات القادمة تتمثل في اختبارها على نطاق صناعي من حيث التكلفة والإنتاجية وسرعة المعالجة، ورغم ذلك، تعد هذه التقنية لمحة مستقبلية واعدة يمكن أن تصبح ركيزة أساسية في دعم صناعة السيارات الكهربائية وتخزين الطاقة النظيفة وسلاسل الإمدادات المستدامة.

ووفقا لفريق البحث، فإن الابتكار لا يقتصر على استعادة الليثيوم فحسب، بل يشمل أيضا تحويل الكاثودات المستهلكة إلى محفزات قيمة، ما يعزز الاستدامة ويحفز التطور في تقنيات الطاقة النظيفة.