با رشد انفجاری خودروهای برقی در جهان، لیتیوم به عنوان طلای سفید دوران جدید شناخته میشود. تقاضای جهانی برای این فلز ارزشمند تنها بین سالهای ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۳ حدود ۳۰ درصد افزایش یافته است. اما سوال کلیدی این است: آیا منابع لیتیوم کافی وجود دارد؟ و مهمتر از آن، چگونه میتوان بدون تخریب محیط زیست و وابستگی ژئوپلیتیکی، این تقاضا را تأمین کرد؟
یک مطالعه مدلسازی جدید از دانشگاه کالیفرنیا، دیویس که در مجله Nature Sustainability منتشر شده، پاسخی روشن به این پرسش میدهد: بازیافت باتریهای فرسوده، کلید کاهش محدودیتهای عرضه لیتیوم در آینده است.
چالش معادن جدید
آلیسا کندال، استاد مهندسی محیط زیست و نویسنده ارشد این مطالعه، توضیح میدهد که تا حدود ۱۰ سال پیش، تقاضا برای لیتیوم کم و ثابت بود. اما امروز، با شتاب گرفتن گذار به خودروهای برقی، وضعیت کاملاً تغییر کرده است.
بر اساس مدلسازی انجام شده توسط پابلو بوش، نویسنده اول مقاله، اگر تقاضا همچنان بالا باشد، جهان تا سال ۲۰۵۰ به ۸۵ معدن جدید لیتیوم نیاز خواهد داشت. اما مشکل اینجاست که افتتاح هر معدن جدید بین ۱۰ تا ۱۵ سال طول میکشد و میلیاردها دلار سرمایهگذاری نیاز دارد. علاوه بر این، معادن جدید اغلب با مخالفتهای زیستمحیطی و محلی مواجه میشوند. بوش هشدار میدهد: «هرگونه اختلال در عرضه لیتیوم، پذیرش خودروهای الکتریکی را کند میکند، دسترسی به وسایل نقلیه پاک را کاهش میدهد و در نتیجه انتشار کربن ناشی از خودروهای احتراق داخلی را افزایش میدهد.»
برای درک بهتر بحران پیش رو، به سه نمودار کلیدی که توزیع منابع لیتیوم در جهان، هزینه استخراج و سهولت انجام کسبوکار در کشورهای مختلف را نشان میدهد, نگاهی بیندازید:
نمودار اول (توزیع منابع):
آرژانتین با ۲۹.۵ میلیون تن، شیلی با ۱۷.۷ میلیون تن و بولیوی با ۱۰.۲ میلیون تن، بزرگترین ذخایر لیتیوم جهان را در اختیار دارند. اما نکته مهم اینجاست که بخش قابل توجهی از این منابع در مناطق دورافتاده و با زیرساخت ضعیف قرار دارند. از طرف دیگر، منابع سنگهای سخت (Hard rock) در کشورهایی مانند کانادا، آمریکا و استرالیا پراکندهتر هستند که استخراج آنها هزینهبرتر است.
نمودار دوم (هزینه استخراج و سهولت کسبوکار):
این نمودار نشان میدهد که بهترین ترکیب «هزینه پایین + سهولت بالا» متعلق به کشورهایی مانند آمریکا، استرالیا، کانادا و آلمان است. در نقطه مقابل، بولیوی و کنگو علیرغم داشتن منابع، به دلیل هزینههای بالا و مشکلات سیاسی و حقوقی، در رتبههای آخر قرار دارند. جالب اینجاست که آرژانتین و برزیل هم در میانه جدول هستند.
نمودار سوم (منحنی انباشت لیتیوم):
این نمودار مهمترین پیام را دارد. محور عمودی هزینه استخراج به ازای هر تن لیتیوم و محور افقی حجم انباشته لیتیوم قابل استخراج است.
ارزانترین منابع جهان، آبهای شور (Brine) کشور شیلی مانند سالار د آتاکاما هستند (پایینترین نقطه نمودار).
با حرکت به سمت راست و بالا، پروژههای گرانتری مانند معادن سنگ سخت و رُسهای رسوبی قرار دارند.
یعنی اگر تقاضای جهانی لیتیوم همچنان رشد کند، به ناچار باید سراغ منابعی برویم که استخراج آنها دهها برابر گرانتر از منابع فعلی است. این یعنی قیمت نهایی خودروهای برقی افزایش مییابد یا زنجیره تأمین با اختلال مواجه میشود.
راه حل: بازیافت باتری
خبر خوب این است که با سیاستگذاری صحیح و توسعه بازیافت گسترده باتری، تعداد معادن جدید مورد نیاز میتواند به حداقل ۱۵ معدن کاهش یابد.
کندال تأکید میکند: «بازیافت به دلایل ژئوپلیتیکی و زیستمحیطی واقعاً مهم است. اگر بتوانید درصد کمی از تقاضا را با بازیافت برآورده کنید، تأثیر زیادی بر نیاز به معادن جدید خواهد داشت.» مدلسازی نشان میدهد که بازیافت بیشترین تأثیر خود را حدود سال ۲۰۳۵ خواهد گذاشت. اما نکته ظریف اینجاست: برای ایجاد جریانی از لیتیوم قابل بازیافت، ابتدا باید برخی معادن جدید افتتاح شوند. زمانبندی، همه چیز است.
باتری هر خودروی برقی به طور متوسط ۳۰۰ کیلوگرم وزن دارد. این باتریها از فلزات باارزشی مانند لیتیوم، کبالت، نیکل، مس و منگنز ساخته شدهاند. استخراج این فلزات از معادن، علاوه بر آسیبهای شدید زیستمحیطی، اغلب با نقض حقوق بشر و کار کودکان در کشورهایی مانند کنگو همراه است.
بازیافت باتریهای فرسوده:
- فشار بر منابع طبیعی بکر را کاهش میدهد.
- ردپای کربن مرتبط با معدنکاری را محدود میکند.
- از آلودگی محیط زیست ناشی از دفن باتریهای کهنه جلوگیری میکند.
- وابستگی ژئوپلیتیکی به چند کشور معدودی (مانند استرالیا، شیلی و چین) را کم میکند.
قوانین اروپایی پیشرو در جهان
اتحادیه اروپا با تصویب آییننامههای جدید، گنجاندن مواد بازیافتی در باتریهای جدید را اجباری کرده است:
- از ۲۰۲۵: اعلام اجباری درصد محتوای بازیافتی
- ۲۰۳۱: حداقل ۱۶٪ کبالت، ۶٪ لیتیوم و ۶٪ نیکل باید بازیافتی باشد.
- ۲۰۳۶: این اعداد به ۲۶٪ کبالت، ۱۲٪ لیتیوم و ۱۵٪ نیکل افزایش مییابد.
همچنین اهداف کارایی بازیافت تعیین شده:
- ۲۰۲۷: بازیابی ۹۰٪ کبالت، مس و نیکل و ۵۰٪ لیتیوم
- ۲۰۳۱: بازیابی ۹۵٪ کبالت، مس و نیکل و ۸۰٪ لیتیوم
فناوری بازیافت چگونه کار میکند؟
شرکتهای پیشرو مانند وئولیا فرآیندی پنج مرحلهای را توسعه دادهاند:
1. جمعآوری و تخلیه ایمن باتری
2. جداسازی اجزا برای ارسال به بخشهای مختلف بازیافت
3. جداسازی مکانیکی برای استخراج «جرم سیاه» (شامل فلزات باارزش)
4. هیدرومتالورژی برای خالصسازی فلزات
5. پالایش نهایی برای رسیدن به درجه خلوص قابل استفاده در باتریهای جدید
عمر دوم باتریهای خودروهای برقی
جالب است بدانید که یک باتری خودروی برقی معمولاً پس از ۸ تا ۱۰ سال و طی کردن حدود ۲۰۰,۰۰۰ کیلومتر، به حدود ۷۵٪ ظرفیت اولیه خود میرسد. در این مرحله، اگرچه برای خودرو مناسب نیست، اما هنوز انرژی قابل توجهی ذخیره میکند.
این باتریها میتوانند تا ۱۰ سال دیگر به عنوان ذخیرهساز ثابت برای تأمین انرژی خانهها، ساختمانها و شبکه برق استفاده شوند. پس از آن، وارد چرخه بازیافت نهایی میشوند.
گذار به خودروهای برقی یکی از مهمترین تحولات صنعت انرژی و حملونقل در قرن حاضر است. اما تأمین پایدار مواد اولیه مورد نیاز این تحول، به همان اندازه اهمیت دارد. نتایج مطالعات جدید نشان میدهد که بازیافت باتریها میتواند نقش کلیدی در کاهش فشار بر منابع طبیعی، محدود کردن وابستگی به معادن جدید و افزایش امنیت زنجیره تأمین لیتیوم ایفا کند.
اگرچه توسعه معادن جدید همچنان بخشی از راهحل خواهد بود، اما آینده صنعت باتری تنها به استخراج بیشتر وابسته نیست. استفاده مجدد از باتریهای فرسوده، توسعه فناوریهای بازیافت و ایجاد اقتصاد چرخشی میتواند مسیر پایدارتری برای تأمین مواد اولیه مورد نیاز خودروهای برقی و سیستمهای ذخیرهسازی انرژی فراهم کند. در سالهای آینده، موفقیت گذار انرژی نه تنها به تولید برق پاک، بلکه به توانایی ما در مدیریت و بازیابی منابع ارزشمند موجود در باتریها نیز وابسته خواهد بود.
منابع: