استخراج لیتیوم از باتری‌های فرسوده، ارزان‌تر از خرید آن

فلز حیاتی از دل زمین

کد خبر: ۸۲۸۶۶۴

تاریخ: ۱۰ آذر ۱۴۰۴ - ۱۷:۱۲

به گزارش ایران اکونومیست؛ در حالی که فناوری‌های استخراج لیتیوم معمولا بر بیرون کشیدن این فلز حیاتی از دل زمین تمرکز دارند، منبع دیگری نیز برای استخراج وجود دارد: باتری‌های از کار افتاده و اکنون یک روش تازه می‌تواند این فرآیند را از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه کند.

وقتی صحبت از ذخیره‌سازی انرژی در باتری‌های قابل شارژ می‌شود، لیتیوم بی‌رقیب است. سبک‌ترین فلز جدول تناوبی است و چگالی انرژی چشمگیری دارد. همچنین راحت‌تر از هر فلز دیگری الکترون از دست می‌دهد، به همین دلیل بالاترین پتانسیل الکتروشیمیایی را دارد. علاوه بر این، در ذخیره و آزادسازی مکرر انرژی عملکرد عالی دارد. با وجود فراوانی لیتیوم در زمین، استخراج منابع پاک آن دشوار، پرهزینه و آسیب‌زا برای محیط زیست است.

برای یافتن منابع جایگزین، دانشمندان به سراغ باتری‌های لیتیوم-یونی رفته‌اند که عمرشان به پایان رسیده اما هنوز مقدار قابل استفاده‌ای از این فلز درونشان باقی مانده است. سال گذشته روشی با استفاده از امواج مایکروویو برای آزادسازی لیتیوم از باتری‌های مصرف‌شده معرفی شد. با این حال، جداسازی لیتیوم از سایر مواد موجود در باتری‌ها همچنان پرهزینه است.

اینجاست که روش تازه‌ی دانشمندان دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین مطرح می‌شود. گروهی به سرپرستی شیائو سو، استاد مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی، باتری‌ها را باز کرده و در حلال آلی غوطه‌ور کردند. این کار محلولی شور ایجاد می‌کند که حاوی لیتیوم و سایر فلزات موجود در باتری‌هاست.

برای برداشت لیتیوم، محققان یک الکترود ویژه ساختند که از کو پلیمر تشکیل شده و شامل مولکول‌هایی است که به لیتیوم متصل می‌شوند و به جریان الکتریکی واکنش نشان می‌دهند. وقتی این الکترود در محلول قرار گرفت و برق‌دار شد، تنها لیتیوم را مانند اسفنج جذب کرد و سایر فلزات را پشت سر گذاشت.

این روش نه ‌تنها در جداسازی و بازیابی لیتیوم مؤثر بود، بلکه الکترود توانست رسانایی خود را بیش از ۵۰۰ چرخه حفظ کند. مهم‌تر اینکه پژوهشگران می‌گویند این روش بسیار ارزان‌تر از سایر روش‌های استخراج لیتیوم از باتری است؛ هزینه‌ی آن حدود ۱۲٫۷۰ دلار به ازای هر کیلوگرم لیتیوم بازیافتی است.

این در مقایسه با لیچینگ اسیدی که بین ۸۱ تا ۴۶۲ دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارد و پسماند شیمیایی تولید می‌کند، یا ذوب در دمای بالا که بین ۳۶ تا ۱۲۶ دلار هزینه دارد و در جداسازی لیتیوم از عناصر دیگر ناکارآمدتر است، روش بهتری است. بر اساس این یافته‌ها، محققان براین باورند که روششان می‌تواند نخستین راهکار تجاری‌سازی‌شده برای بازیابی لیتیوم از باتری‌های فرسوده باشد.

در واقع، قیمت لیتیوم در بازار آزاد در زمان نگارش این گزارش ۱۳٫۱۷ دلار به ازای هر کیلوگرم است. بنابراین این روش حتی ارزان‌تر از خرید مستقیم لیتیوم تمام می‌شود.

پژوهشگران تاکید کردند کارشان به‌عنوان یک مطالعه‌ی اثبات مفهومی طراحی شده و اکنون باید تلاش بیشتری برای مقیاس‌پذیری و بهبود این کشف انجام شود.