حتماً شنیدید که بازیافت باتری‌های لیتیوم-یونی (همون باتری‌هایی که تو موبایل و لپ‌تاپ پیدا میشن) همیشه یه دردسر بزرگه. حالا یه تیم از دانشمندا یه روش خلاقانه و جالب پیدا کردن که عملاً خودش برق باتری رو به کار می‌گیرن تا فلزات مهمش رو پس بگیرن! یعنی باتری با انرژی خودش بازیافت میشه، چی از این بهتر؟
داستان از کجا شروع شد؟
معمولاً برای بازیافت این باتری‌ها باید با دمای خیلی بالا (بیشتر از 1400 درجه سانتی‌گراد!) ذوبشون کنن یا کل موادش رو توی اسیدهای قوی حل کنن. این دوتا روش اسماشون اینه:
- Pyrometallurgy یعنی بازیافت گرمایی قوی (همون ذوب کردن)
- Hydrometallurgy یعنی بازیافت با مواد شیمیایی (دردسر اسید و پساب و …)
هر دو حسابی انرژی (یا ماده شیمیایی) مصرف می‌کنن و دردسرهای خودشون رو دارن.
روش جدید دانشمندا چیه؟
تو این روش جدید، خودشون میان از انرژی باقی‌مونده باتری استفاده می‌کنن. یعنی باتری قدیمی رو تا یه حد مشخص دوباره شارژ می‌کنن (حدود 70 درصد شارژ)، بعدش یه واکنش خاص به اسم “thermal runaway” رو توش فعال می‌کنن. “Thermal runaway” یعنی واکنش گرمایی که خودش حسابی گرما تولید می‌کنه و می‌تونه باتری رو از داخل تا ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد داغ کنه!
حالا با این گرمای داخلی، خیلی راحت‌تر مواد پیچیده‌ی توی باتری تجزیه میشن و عناصر مهم مثل کبالت (Cobalt)، نیکل (Nickel) و منگنز (Manganese) آزاد میشن. یعنی بر خلاف روش‌های قبلی، دیگه لازمه کلی گرمای بیرون یا اسید قوی نداره و آلودگی‌ها هم کمتر میشه.
مواد رو چجوری جدا می‌کنن؟
اول بعد از این «حادثه حرارتی»، صبر می‌کنن باتری خنک شه. بعدش مثلاً با خرد کردن، تکه‌های بزرگ مثل صفحات آلومینیوم و مس رو جدا می‌کنن.
بعد وارد دو مرحله اصلی میشن:
- شستشو با آب: با آب شستشو می‌دن و نمک‌های لیتیومی که موقع واکنش تولید شده رو جدا می‌کنن. تو این مرحله خودش بیش از ۶۰٪ لیتیوم رو پس می‌گیرن!
- اسید رقیق: یه اسید هیدروکلریک کم‌غلظت به مواد باقی‌مونده می‌زنن تا بقیه لیتیوم و فلزات نیکل، کبالت و منگنز رو جدا کنن.
نتیجه؟ برای همون سلول باتری که گفتیم، بیشتر از ۹۳٪ لیتیوم و ۹۵٪ فلزات اصلی رو تونستن پس بگیرن! تازه، گرافیتی که آخر کار باقی می‌مونه هم اون‌قدر تمیز درمیاد که میشه دوباره تو باتری جدید استفاده‌اش کرد.
مقایسه با روش‌های قدیمی و چند نکته باحال دیگه
این روش نسبت به روش‌های ذوب و شیمیایی، خیلی انرژی و ماده کمتری مصرف می‌کنه. تازه، کل پروسه حدود ۳۳۵ دقیقه طول می‌کشه (کمتر از ۶ ساعت).
یه نکته جالب: آزمایش‌ها نشون داده روی باتری‌هایی با ساختار NMC (یعنی مدل‌هایی که تو کاتدشون نیکل، منگنز، کبالت دارن)، مقدار بازیابی لیتیوم بالای ۹۸٪ هم رسیده! برای باتری‌های مدل LFP که کبالت نداره و از آهن و فسفات استفاده می‌کنه، فقط با آب‌شویی تونستن تقریباً ۸۷.۷٪ کل لیتیوم رو جدا کنن.
تو مقاله به جزییات روند کار، مثل نحوه فعال‌سازی واکنش (هم با ابزار مکانیکی هم الکتریکی)، جمع‌آوری گازهای تولیدی و همه مراحل زمان‌بندی‌شون هم اشاره شده.
خلاصه که با این روش هوشمندانه، هم منابع ارزشمند باتری‌ها برمی‌گرده و هم آسیب به محیط زیست خیلی کمتر میشه؛ یه برد-برد واقعی! اگر عاشق دنیای تکنولوژی و بازیافت هستید، قطعاً این فناوری براتون یه خبر خوب و دوست‌داشتنیه.
منبع: +
