بازیافت فلز لیتیم

جایزه نوبل شیمی سال جاری به سه پیشگام توسعه باتری های قابل شارژ لیتیوم- یونی اهدا شد. این باتری ها حالا همه جا رایج هستند و قسمتی حیاتی از خودروهای برقی امروز به شمار می روند.

اما لیتیوم نسبتا کمیاب است و فقط به صورت کانه های کوچک در پوسته زمین یافت می شود. با این وجود، سودآوری بازیافت این ماده بسیار کم است. در واقع مالکان خودروهای برقی مجبور به پرداخت وجه برای بازیافت باتری خودروهای خود شده اند.

یک گروه پژوهشی در دانشگاه علم و فناوری نروژ در حال همکاری با صنعت این کشور است تا راهکاری پیدا کند. هدف این گروه، بازیافت 100 درصدی لیتیوم از باتری خودروهای برقی است.

ایجاد تنوع در یک تکنولوژی رایج

هدف اصلی پژوهش، بازیافت لیتیوم باتری خودروهای برقی به روش هیدرومتالورژی است. در این روش، ابتدا مواد اولیه در آب حل می شوند و سپس ماده مورد نظر برای استخراج، رسوب داده می شود.شرکت های نروژی در این روش تجربه طولانی مدتی دارند. از این روش به طور مثال برای استخراج نیکل و روی استفاده می شود.

اما لیتیوم باتری خودروهای برقی بازیافت نمی شوند. این باتری ها به دلایل زیست محیطی به آن سوی دنیا در چین فرستاده می شد تا بازیافت شوند.

اما حالا چینی ها به اندازه کافی زباله دارند و دیگر زباله های غرب را قبول نمی کنند. در عوض، باتری خودروهای برقی نروژ در شهرداری ساندفیورد انبار می شوند و پس از جداسازی، برای بازیافت به اروپا، آمریکای شمالی و آسیا فرستاده می شود.

در اروپا، باتری ها معمولا سر از واحدهای بازیافت در بلژیک، آلمان یا کانادا درمی آورند. در این واحدها، باتری ها سوزانده می شوند و مس و نیکل آن ها بازیافت می شود. در این فرآیند، لیتیوم به هدر می رود. برای حفظ لیتیوم جهت بازیافت، باید روش جدیدی پیدا شود. روش های هیدرومتالورژیکی مناسب هستند و تا حدودی نیز استفاده می شوند، اما لیتیوم را بازیافت نمی کنند.

واحد آزمایشی

گروه پژوهشی دانشگاه علم و فناوری نروژ در حال توسعه فرآیندی به نام توده سیاه برای بازیافت لیتیوم، نیکل و کبالت است. توده سیاه، پودر سیاهی است که مواد فعال باتری را در خود دارد. ترکیب این مواد بسته به فرآیند شیمیایی تولید پیل های باتری، متفاوت است اما معمولا شامل نیکل، کبالت، منگنز، لیتیوم و کربن می شود.

سه دانشجوی مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه علم و فناوری نروژ و یک انترن انتقالی استرالیایی در این گروه پژوهشی فعال هستند. این گروه در حال بررسی دو نوع باتری Leaf و منشوری هستند.

همچنین شرکت های Norsk Hydro و Glencore Nikkelverk نیز با سال ها تجربه در زمینه هیدرومتالورژی در این پروژه مشارکت دارند. شرکت فنلاندی Keliber نیز در این پروژه همکاری می کند؛ بخشی از مالکیت این شرکت، نروژی است و هدف آن تولید لیتیوم هیدروکسید برای بازار جهانی باتری است. قرار است یک واحد پایلوت در سال 2024 و یک واحد در مقیاس اقتصادی و تجاری نیز در سال 2027 احداث شود.

پژوهشگران و شرکت های سوئدی نیز در این حوزه فعال هستند و یک واحد کامل نیز باید برای بازار اسکاندیناوی در نظر گرفته شده است. با این حال، صرف نظر از نتیجه اقدامات سوئد، این تکنولوژی و پژوهش از نظر اقتصادی جذاب هستند.

این پروژه سودآور خواهد شد

بازیافت لیتیوم از باتری خودروهای برقی هنوز صرفه اقتصادی ندارد، اما طبق گزارش Bloomberg در چند سال آینده شرایط تغییر خواهد کرد. دلیل اصلی سودآوری کم این فعالیت در حال حاضر، این است که حجم این مواد هنوز خیلی کم است.

طول عمر باتری خودروهای الکتریکی حدود 10 سال است؛ بیشتر این باتری ها هنوز فعال هستند. اما با افزایش تعداد خودروهای برقی در چند سال آینده، تعداد باتری های مستعمل در نروژ نیز افزایش خواهد یافت. به این صورت، سودآوری بازیافت بهبود پیدا خواهد کرد. از این رو، فناوری و تجهیزات لازم باید تا آن زمان مهیا شود.