با استفاده از روشی نوین صورت می‌پذیرد؛ جداسازی بهینه‌تر نیکل، کبالت و منگنز از پسماند باتری‌ها
در تحقیقی نوآورانه، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی ژنگ، چن و وانگ، روشی کارآمد برای بازیافت مواد معدنی باارزش از باتری‌های لیتیوم‌یون مستهلک‌شده، به ویژه از نوع باتری سلولی کیسه‌ای ارائه داده‌اند. با رشد شتابان مصرف تجهیزات الکترونیکی در جهان، مدیریت پسماندهای حاصل از این نوع تجهیزات به چالشی اساسی بدل شده است. این پژوهش با هدف مطالعه بهینه‌سازی روند جداسازی مواد کاتدی باتری‌های نیکل کبالت منگنز از باتری‌های سلولی کیسه‌ای لیتیوم‌یون مستهلک‌شده صورت گرفته که گامی مهم در مسیر تحقق اقتصاد چرخشی در صنعت باتری محسوب می‌شود. در واقع این تحقیق در پاسخ به فشارهای فزاینده ایجادشده به واسطه اجرای قوانین و مقررات سخت‌گیرانه‌تر و رشد تقاضای مصرف‌کنندگان برای حرکت به سمت پایداری زیست‌محیطی انجام شده است.
به گزارش روابط عمومی انجمن صنایع و معادن سرب و روی ایران و به نقل از مرکز تحقیقاتی «Bioengineer»، پژوهش انجام‌شده به منظور توسعه رویکردی نوین برای جداسازی عناصر حیاتی نیکل، کبالت و منگنز از مواد کاتدی باتری‌های لیتیوم‌یون مستهلک‌شده به مرحله اجرا در آمده است.
این عناصر نقشی کلیدی در ساخت باتری‌های با بهره‌وری بالاتر که در خودروهای الکتریکی و سامانه‌های ذخیره انرژی باتری مبتنی بر انرژی‌های تجدیدپذیر به کار می‌روند، خواهد داشت.
همزمان با افزایش تقاضای جهانی برای این فناوری‌های نوین مبتنی بر باتری، ضرورت بازیابی و استفاده مجدد از منابع موجود که به صورت انبوهی از باتری‌های مستهکل شده در دسترس قرار دارد، بیش از پیش آشکار می‌شود.
هدف اصلی این پژوهش، نه تنها کاهش خطرات زیست‌محیطی ناشی از دفع و بازیابی پسماند باتری‌ها بلکه کاهش وابستگی به منابع اولیه کمیاب و پرهزینه است که در تولید باتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
هسته اصلی این پژوهش مبتنی بر فرایندی نوین و وابسته به تکنیک‌های پیشرفته هیدرومتالورژی توسعه یافته است. این روش با بهره‌گیری از ویژگی‌های شیمیایی منحصربه‌فرد مواد معدنی حیاتی در باتری‌های نیکل کبالت منگنز، امکان استخراج و بازیافت موثر این فلزات از قراضه‌ها باتری را فراهم می‌کند. ناگفته نماند که پژوهشگران با بررسی دقیق ترکیبات شیمیایی و شرایط عملیاتی مختلف، فرایند جداسازی و بازیابی فلزات را بهینه‌سازی کرده‌اند.
نتایج پژوهش صورت گرفته نشان می‌دهد که استفاده از این روش، نرخ بازیابی بالایی در فرایند بازیافت نیکل، کبالت و منگنز از باتری‌های مستهلک شده را به ارمغان خواهد آورد و از قابلیت بالایی برای استفاده در مقیاس تجاری و صنعتی برخوردار است. همچنین، در این مطالعه به چالش‌های فعلی صنعت بازیافت باتری، به ویژه در زمینه دستیابی به خلوص بالا و نرخ بازیابی مطلوب اشاره شده است.
در همین رابطه می‌توان عنوان کرد که در روش‌های بازیافت فعلی مواد اولیه باتری‌ها، اغلب بخش زیادی از مواد معدنی ارزشمند در حین فرایند بازیابی از دست می‌رود که از نظر صرفه اقتصادی به‌کارگیری این روش‌ها را توجیه‌نا‌پذیر کرده است. پژوهش حاضر با بهبود بهره‌وری فرایند جداسازی، می‌تواند زمینه‌ساز افزایش سودآوری در بخش بازیافت باتری و تشویق صنایع دیگر به سرمایه‌گذاری در فناوری‌های سبز تولید باتری‌ها شود.
از سوی دیگر، افزایش تقاضا برای خودروهای الکتریکی، تجهیزات انرژی تجدیدپذیر و سامانه‌های پیشرفته ذخیره انرژی باتری، ضرورت تدوین پروتکل‌های کارآمد و استانداردسازی فرایندهای بازیافت را بیش از پیش آشکار ساخته است.
سالانه عمر مفید میلیون‌ها باتری لیتیوم‌یونی به پایان می‌رسد و دفع نادرست آن‌ها، آثار منفی زیست‌محیطی گسترده از جمله آلودگی خاک، آب و انتشار گازهای مضر را به همراه دارد. بنابراین، توسعه روش‌های نوآورانه و کارآمد برای بازیافت مواد معدنی و شیمیایی باتری‌ها، گامی حیاتی در جهت کاهش پسماندها، بهینه‌سازی مصرف منابع طبیعی، کاهش اثرات زیست‌محیطی و ترویج اقتصاد چرخشی و پایداری محیط زیست محسوب می‌شود.
لازم به ذکر است که انجام این پژوهش در چارچوب تلاش جهانی برای کاهش انتشار کربن، ارتقای بهره‌وری انرژی و گسترش استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر معنا خواهد یافت. در همین رابطه، بازیابی مواد معدنی ارزشمند و عناصر حیاتی از باتری‌های مستهلک شده نه تنها نیاز به استخراج مواد اولیه جدید را کاهش می‌دهد بلکه به ایجاد اکوسیستمی پایدارتر و کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی در حوزه انرژی منجر خواهد شد.
تحقق گذار به فرایند الکتریکی‌سازی در بخش حمل‌ونقل و رشد استفاده از سیستمهای پیشرفته ذخیره انرژی پاک، بدون مدیریت دقیق و هوشمند چرخه عمر مواد معدنی موجود در باتری‌ها ممکن نخواهد بود. از این رو، اهمیت ارزیابی نتایج این تحقیق، توسعه سیاست‌گذاری‌های بهینه و ارائه راهکارهای عملی برای بازیافت و بهره‌برداری پایدار را دوچندان می‌کند.
فراتر از مزایای زیست‌محیطی، این پژوهش دارای پیامدهای اقتصادی قابل توجهی نیز هست. بازیابی نیکل، کبالت و منگنز از باتری‌های مستهلک‌شده می‌تواند وابستگی کشورها به واردات مواد اولیه را کاهش دهد و امنیت دسترسی به منابع و انرژی را تقویت کند. علاوه‌براین، توسعه فعالیت‌های بازیافتی در این حوزه می‌تواند زمینه‌ساز اشتغال‌زایی در بخش فناوری‌های سبز و رشد اقتصادی پایدار شود.
انجام این تحقیق، بنیانی علمی برای پژوهش‌های آینده در زمینه بازیافت باتری فراهم آورده و انگیزه‌ای مضاعف برای مطالعات میان‌رشته‌ای در علوم مواد و مهندسی فرایندها ایجاد خواهد کرد.
پژوهشگران در این تحقیق از جامعه علمی و صنعتی دعوت کردند تا از طریق همکاری گسترده‌تر با آن‌ها، بتوان زمینه را برای حرکت به سوی مدیریت مسئولانه منابع و تحقق اهداف اقتصاد چرخشی فراهم کرد.
انتشار نتایج این پژوهش می‌تواند توجه جامعه دانشگاهی، سیاست‌گذاران و فعالان صنعت باتری را به خود جلب کند. شواهد روشن از مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی بازیابی موثر مواد معدنی باتری‌های مستهلک شده می‌تواند به عنوان محرکی برای تدوین قوانین حمایتی و سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های صنعت بازیافت عمل کند.
همزمان، با افزایش آگاهی عمومی نسبت به بحران‌های زیست‌محیطی، فشارها از سوی انجمن‌های حامی محیط زیست نیز می‌تواند سرعت گذار صنایع، به ویژه باتری و بازیافت را به سمت الگوهای تولید پایدار افزایش دهد.
در مجموع تلاش‌های ژنگ، چن و وانگ و همکاران آن‌ها، چشم‌اندازی امیدبخش برای آینده بخش بازیافت باتری ترسیم می‌کند. رویکرد نوآورانه این تیم پژوهشی در جداسازی مواد معدنی باارزش از باتری‌های لیتیوم‌یون مستهلک‌شده، نه تنها موجب حفاظت از محیط زیست می‌شود بلکه می‌تواند سودآوری اقتصادی قابل توجهی نیز با خود به همراه داشته باشد.
انجام این پژوهش، گامی موثر در ترکیب و ادغام پیشرفت‌های فناورانه با هدف حفاظت از محیط زیست خواهد بود و چشم‌اندازی امیدوارکننده از حرکت به سوی اقتصاد چرخشی در صنعت باتری را به نمایش می‌گذارد./فلزات آنلاین
۱۴۰۴/۰۸/۱۳، ۱۱:۰۹:۳۲ 5
اخبار مرتبط
