استخراج الليثيوم من البطاريات في 30 ثانية.. تقنية تبشر بوفرة إمدادات عالمية

تمهّد تقنية جديدة في استخراج الليثيوم من البطاريات السبيل أمام إتاحة إمدادات عالمية وفيرة من هذا المعدن الإستراتيجي الذي لا غنى عنه لصناعات إستراتيجية عدّة، في مقدّمتها السيارات الكهربائية والبطاريات.

ووفق متابعات لمنصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، ترتكز التقنية المذكورة على استعمال أشعة الميكروويف ومذيب قابل للتحلل بيولوجيًا؛ ما يجعل تلك العملية صديقة للبيئة، ويضفي عليها صفة الاستدامة.

ونتجَ عن النمو المطّرد في سوق بطاريات الليثيوم أيون تنامي الطلب على مصادر الليثيوم، في الوقت الذي تعاني فيه عملية استخراج هذا العنصر من باطن الأرض ومن البحر تحديات كبرى.

ومن هذا المنطلق تتضح أهمية تطوير تقنيات استخلاص الليثيوم من بطاريات الليثيوم أيون، نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن عبر انتقال أيونات الليثيوم من القطب السالب إلى القطب الموجب خلال التفريغ، ثم عودتها عند الشحن.

تقنية مبتكرة

خطت صناعة استخراج الليثيوم خطوة فارقة جاءت مع كشف نخبة من الباحثين في جامعة رايس الأميركية النقاب عن طريقة جديدة قادرة على استخلاص 50% من الليثيوم من الكاثودات (الأقطاب السالبة) المُستعمَلة في بطاريات الليثيوم أيون المستهلكة خلال مدة لا تتجاوز 30 ثانية، وفق نتائج دراسة بحثية حديثة نشرها الموقع الرسمي للجامعة.

وتعتمد تلك الطريقة المبتكرة في استخراج الليثيوم على استعمال أشعة الميكروويف ومذيب قابل للتحلل بيولوجيًا؛ ما يجعلها أكثر كفاءة وظيفيًا وصديقة للبيئة في عملية استعادة هذا العنصر المهم في صناعات البطاريات القابلة لإعادة الشحن في الأجهزة الإلكترونية والمركبات منخفضة الكربون.

وتعتمد طرق إعادة التدوير الحالية -غالبًا- على الأحماض الصلبة، بينما ما تزال هناك بدائل أخرى صديقة للبيئة مثل المذيبات اليوتكتيكية -مذيبات معينة سهلة الانصهار- دي إي إس (DESs) تعاني تراجع مستوى الفاعلية والجدوى الاقتصادية؛ إذ لا تستعيد سوى أقل من 5% من الليثيوم نتيجة التلوث والعمليات كثيفة الاستهلاك للكهرباء.

وتشير الأحماض الصلبة إلى تلك الأحماض ذات درجة الحموضة المرتفعة، وتتميز بوجودها على شكل أكاسيد وهيدروكسيدات صلبة.

معدل استخلاص بطئ

قالت المؤلفة الرئيسة للدراسة والحاصلة على درجة الدكتوراه من جامعة رايس، سلمى الهاشم: إن "معدل استخلاص هذا المعدن بطئ؛ لأنه آخر العناصر التي تترسب بعد المعادن الأخرى".

وأضافت الهاشم: "هدفنا، على وجه التحديد، كان يتمثل في استخراج الليثيوم باستعمال خليط من المذيبات اليوتكتيكية التي تتألف من كلوريد الكولين وإيثيلين جليكول، وهو ما يُحيط الليثيوم بأيونات الكلوريد التي تترشح في المحلول".

ووجد فريق البحث أن كلوريد الكولين مكون ينتمي إلى المذيبات اليوتكتيكية، يمتص أشعة الميكروويف بكفاءة، وفق الدراسة التي طالعت نتائجها منصة الطاقة المتخصصة.

وعبر غمر نفايات البطارية في المحلول المذيب، وتطبيق أشعة الميكروويف، ربما يكون بمقدور الباحثين ترشيح الليثيوم بشكل انتقائي بدلًا من العناصر الأخرى.

أشعة الميكروويف

قالت إحدى المؤلفتين الرئيستين للدراسة، سوهيني باتاتشاريا،: "تشبه تلك العملية في آليتها الطريقة التي يعمل من خلالها جهاز الميكروويف في المطبخ بتسخين الطعام بسرعة".

وأضافت باتاتشاريا: "الكهرباء تنتقل مباشرةً إلى الجزيئات؛ ما يسرّع التفاعل على نحو يفوق كثيرًا طرق التسخين التقليدية".

ومقارنةً بتسخين حمام الزيت الذي يستلزم 12 ساعة لاستخلاص 87% من الليثيوم، تنجِز العملية القائمة على أشعة الميكروويف المستوى نفسه باستخلاص هذا العنصر في 15 دقيقة فقط.

وحمام الزيت هو نوع من الحمامات الساخنة المُستعمَلة في المختبرات، وهو الأكثر شيوعًا لتسخين التفاعلات الكيميائية، وفق معلومات طالعتها منصة الطاقة المتخصصة.

 

سوق مزدهرة

جذبت سوق الليثيوم العالمية الأنظار إليها بشدة خلال العقود القليلة الماضية، لكون هذا المعدن مهمًا جدًا في الكثير من الصناعات الإستراتيجية؛ ما يجعل توفير إمدادات مستقرة منه من بين أبرز التحديات التي تواجه الشركات، لا سيما المتخصصة في إنتاج السيارات الكهربائية.

ووفق تقديرات دراسة جامعة رايس، لامست قيمة سوق بطاريات الليثيوم أيون العالمية أكثر من 65 مليار دولار في العام الماضي (2023)، ومن المتوقع أن تنمو بأكثر من 23% خلال السنوات الـ8 المقبلة.

كما توقّع تقرير منفصل صادر عن شركة بيزنس ريسرش (Business Research) العالمية المتخصصة في أبحاث السوق، أن تقفز قيمة سوق الليثيوم العالمية خلال السنوات المقبلة، بواقع 10.44 مليار دولار بحلول عام 2028.

ويُترجَم هذا الرقم الضخم إلى نمو عالمي مركّب نسبته 10.8% في تلك السوق الإستراتيجية، بحسب التقرير.

وعزا التقرير النمو في صناعة الليثيوم العالمية -أساسًا- إلى الطفرة الحاصلة في إلكترونيات المستهلك، والتطورات المتسارعة التي تشهدها بطاريات الليثيوم أيون المُستعمَلة في السيارات الكهربائية، إلى جانب تزايد الطلب على تخزين الطاقة المتجددة للأغراض المختلفة.

ومن المرجّح أن يرتفع الطلب العالمي على الليثيوم بواقع 5 أضعاف بحلول نهاية العقد الحالي (2030)، مع تنامي الطلب على السيارات الكهربائية في السنوات الأخيرة، ولكونه المعدن الأخف وزنًا في العالم، يبرُزْ هذا المعدن مثاليًا في بطاريات الهواتف المحمولة والسيارات متعددة البطاريات.

موضوعات متعلقة..

• سوق الليثيوم العالمية تقارب 11 مليار دولار بحلول 2028
• أبرز أسهم شركات الليثيوم العالمية في 2023 (تقرير)
• مصافي الليثيوم في أوروبا تجذب الشركات الكبرى.. هل تُنهي هيمنة الصين؟

اقرأ أيضًا..

• واردات مصر من الغاز المسال تشهد قفزة قياسية في 2024.. رصد بالأرقام تاريخيًا
• علاقة الجزائر بفرنسا تشتعل.. هل تقطع إمدادات النفط والغاز؟
• الصين توسع أول محطة طاقة نووية من الجيل الرابع في العالم (فيديو)