هل يمكن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم؟

مقدمة

يمكن عمومًا إدخال بطاريات الليثيوم في عمليات إعادة التدوير، لكن ما يعنيه ذلك عمليًّا يعتمد على نوع كيمياء البطارية وحالتها وتركيب المواد المستخدمة والبنية التحتية لجمعها واللوجستيات النقلية والمرافق المتاحة لإعادة التدوير والاقتصاد السوقي السائد حاليًّا. قد تُرسل بطارية ليثيوم قابلة تقنيًّا لإعادة التدوير إلى التخزين طويل الأمد أو التخلُّص منها إذا كانت خدمات الجمع أو المعالجة غير متوفرة في منطقة معينة. غير متوفرة في منطقة معينة.

للمشترين التجاريين لبطاريات الليثيوم، والموزعين والمُدمجين، وعملاء الشركات المصنعة الأصلية (OEM)، والمستوردين، ومزودي الطاقة للمركبات الترفيهية والأنظمة المتنقلة، ومستخدمي أنظمة التخزين المنزلية والتجارية، فإن السؤال الصحيح ليس «هل يمكن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم؟» بل «ماذا يحدث لبطارياتنا في نهاية عمرها الافتراضي المفيد، وما الذي ينبغي أن نبحث عنه في المورد كي تكون مسار التخلص منها في نهاية العمر مسؤولًا وقابلًا للتنبؤ؟» مشترٍ يعامل إعادة التدوير كجزء من قرار الشراء يتخذ قرار شراء أكثر استدامة وذلك. مشترٍ يعامل إعادة التدوير كجزء من قرار الشراء يتخذ قرار شراء أكثر استدامة غير قادر وتجاريًا خيار سليم أكثر من شخصٍ يعامل إعادة التدوير على أنها فكرة لاحقة .

__________________________________________________________________________________________________

هل يمكن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم؟ تمت إعادة تدويرها؟

نعم، يمكن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم، لكن معنى هذه العبارة يتطلّب تقسيمها إلى أربع فئات منفصلة:

قابلة لإعادة التدوير فنيًّا. يمكن استرجاع المواد عبر عمليات صناعية. وتستخدم التركيبات الكيميائية المختلفة عمليات مختلفة وتُنتج نواتج مختلفة.

قابلة لإعادة التدوير اقتصاديًّا. للمواد المسترجعة قيمة كافية لتغطية تكاليف الجمع والنقل والمعالجة. وليس كل تركيبة كيميائية مربحة بنفس القدر لإعادة التدوير اليوم.

قابل لإعادة الاستخدام. يمكن استخدام البطارية أو خلاياها في تطبيق آخر بعد الاختبار. وهذه مسار منفصل عن إعادة التدوير.

تم التخلص منها بشكل سليم. عندما لا تكون إمكانية إعادة الاستخدام أو إعادة التخصيص أو إعادة التدوير متاحة، لا تزال البطاريات بحاجة إلى معالجة خاضعة للرقابة لضمان عدم وصولها إلى مسارات النفايات العادية أو المكبات أو طرق التخلص غير الآمنة.

ليست كل بطارية ليثيوم تحقق تلقائيًّا الأربعة شروط. فقد تكون بطارية ليثيوم حديد فوسفات (LiFePO4) قابلة تقنيًّا لإعادة التدوير، لكن جاذبيتها الاقتصادية أقل من بطارية نيكل منغنيز كوبالت (NMC)، لأن بطارية LiFePO4 لا تحتوي على الكوبالت أو النيكل. ولا يجوز إعادة استخدام بطارية ليثيوم تالفة حتى لو كانت ما زالت تحتفظ بشحنة جزئية. وقد تبقى بطارية في منطقة تفتقر إلى بنية تحتية لجمع البطاريات مخزَّنةً دون أن تُعاد تدويرها.

بطاريات الليثيوم ليست ذات تركيب كيميائي واحد. فالتركيب الكيميائي للخلية يؤثر في تكوين المواد، وقيمة الاسترجاع، وطريقة المعالجة، ومتطلبات السلامة، والجدوى الاقتصادية لإعادة التدوير. وقد تؤدي قرارات الشراء التي تتجاهل السلوك القائم على التركيب الكيميائي في إعادة التدوير إلى تعقيدات لاحقة لكلٍّ من المشتري وسلسلة التوريد الأوسع.

للاطلاع على أساس فهم ما هي بطاريات الليثيوم ولماذا يهم التركيب الكيميائي، راجع [ ما هي البطارية الليثيومية ?] .

__________________________________________________________________________________________________

ما الذي يحدث إلى بطارية ليثيوم عند نهاية عمرها الافتراضي؟

إن وصول بطارية الليثيوم إلى نهاية عمرها الافتراضي المفيد لا يعني أن لها وجهة واحدة فقط. فمسارات النهاية تشمل الاستخدام المستمر، وإعادة الاستخدام، وإعادة التخصيص، وإعادة التدوير، والتخلص المنظم من المخلفات غير القابلة للاسترجاع.

الاستخدام المستمر. ليست البطارية «في نهاية عمرها» لمجرد أنها لم تعد تتوافق مع المواصفات الأصلية. فقد تظل بطارية فقدت جزءاً من سعتها للاستخدام في المركبات الكهربائية (EV) صالحة لسنوات عديدة في تخزين ثابت أو تطبيقات منخفضة الطاقة أو الاستخدام الموسمي.

إعادة الاستخدام. إعادة الاستخدام تعني عمومًا أن البطارية نفسها تبقى في نفس التطبيق ولكن مع مالك مختلف. ويشمل ذلك المبيعات المستعملة، وتدوير أسطول التأجير، أو نقل البطارية بين المركبات التابعة للشركة.

إعادة التخصيص. يُعيَّن في إعادة التخصيص البطارية لتطبيق مختلف بعد إخضاعها للاختبار. فقد تُستخدم بطارية الجر التي لم تعد تفي بمتطلبات مدى المركبة أحيانًا في تخزين الطاقة الثابت، أو أنظمة الطاقة الشمسية خارج الشبكة، أو الإضاءة، أو تطبيقات أخرى منخفضة القدرة.

التطبيقات. تتطلب إعادة التخصيص تقييم حالة صحة البطارية، واختبار السلامة، وغالبًا إعادة ضبط إعدادات نظام إدارة البطارية (BMS) أو الحماية الخارجية.

إعادة التدوير إعادة التدوير تفكك البطارية إلى موادها المكوِّنة التي تعود مجددًا إلى سلسلة التصنيع. وهذا يختلف تمامًا عن إعادة استخدام البطارية كوحدة واحدة.

التخلص النهائي. عندما لا تكون إعادة الاستخدام أو إعادة التخصيص أو إعادة التدوير ممكنة، فلا يزال يتعيَّن التعامل مع المواد المتبقية بطريقة خاضعة للرقابة. ولا ينبغي خلطها مع النفايات العادية، أو حرقها، أو دفنها.

يتم تحديد المسار المناسب استنادًا إلى حالة البطارية، وتركيبها الكيميائي، ومتطلبات الاستخدام، والبنية التحتية المحلية، واللوائح المعمول بها. وينبغي أن يكون المورد المسؤول قادرًا على توضيح أيًّا من هذه المسارات صُمِّمت البطاريات الخاصة به لتدخله، ولماذا.

هذه الجدول مرجع تخطيطي فقط، وليس بديلاً عن اللوائح المحلية أو مُعيدِي التدوير المؤهلين.

__________________________________________________________________________________________________

كيف هل تُعاد بطاريات الليثيوم تدويرها ؟

تتفاوت عمليات إعادة التدوير الصناعية باختلاف مُعيد التدوير والمنطقة والكيمياء المستخدمة. وعادةً ما تتبع تسلسلاً متشابهاً:

١. الجمع. يتم جمع البطاريات المستعملة من المستخدمين أو الوكلاء أو شبكات الخدمة أو برامج استرجاع الشركات المصنِّعة.

٢. النقل. تنقل البطاريات وفق قواعد المواد الخطرة، وغالباً ما تكون داخل عبوات واقية، إلى منشأة فرز أو معالجة.

٣. الفرز. يتم فرز البطاريات حسب نوع الكيمياء وشكل الخلية وحالتها. ويُعد الفرز أمراً بالغ الأهمية لأن أنواع الكيمياء المختلفة وأشكال الخلايا تتطلب مسارات معالجة مختلفة.

٤. التحضير الآمن. قد تُفرَّغ البطاريات إلى مستوى شحن محدَّد، أو تُستقر حالتها، أو في بعض الحالات تُفرَّغ في نظام خاضع للرقابة. وتتطلب الخلايا التالفة أو غير المستقرة معالجة متخصصة.

٥. المعالجة الميكانيكية. قد تُقطَّع الخلايا أو تُفكَّك للكشف عن المواد الداخلية. وغالبًا ما تعمل المرافق الحديثة في بيئة خاملة أو مع أنظمة إخماد حرائق لإدارة مخاطر السلامة خلال هذه المرحلة.

٦. الفصل. يتم فصل الكتلة السوداء والنحاس والألومنيوم والبلاستيك والغلاف الصلب من الفولاذ باستخدام طرق ميكانيكية وأحيانًا تعتمد على الكثافة.

٧. استرجاع المواد. تُعالَج الكتلة السوداء لاسترجاع الليثيوم والنيكل والكوبالت والمنغنيز والنحاس والألومنيوم والجرافيت أو مواد أخرى حسب التركيب الكيميائي. وتشمل الطرق الصناعية التصنيع الحراري (المبني على الحرارة) والتصنيع الهيدرومتالورجي (المبني على السوائل). كما يجري حاليًّا تطوير طرق إعادة التدوير الميكانيكية أو المباشرة.

٨. التكرير وإعادة الاستخدام. تُعالَج المواد المسترجعة لتُصبح مدخلات ذات جودة بطاريات أو جودة صناعية، ثم تعود إلى سلسلة التوريد.

تستخدم شركات إعادة التدوير المختلفة مجموعات مختلفة من هذه الخطوات. ولا ينبغي للمشتري أن يفترض أن كل شركة إعادة تدوير قادرة على معالجة كل نوع من أنواع الكيمياء، وبعض العمليات أكثر نضجًا تجاريًّا لأنواع معينة من الكيمياء مقارنةً بأنواع أخرى.

__________________________________________________________________________________________________

ما المواد التي يمكن استعادتها من بطاريات الليثيوم؟

تعتمد المواد القابلة للاستعادة على التركيب الكيميائي والهيكل المادي للبطارية. وتحتوي خلية الليثيوم-أيون النموذجية على:

مادة الكاثود الفعالة (الليثيوم المقترن بالنيكل أو الكوبالت أو المنغنيز أو فوسفات الحديد أو عناصر أخرى).

مادة الأنود (غالبًا الجرافيت، وأحيانًا مع السيليكون أو إضافات أخرى).

موصل تيار الألومنيوم (جانب الكاثود).

موصل تيار النحاس (جانب الأنود).

الإلكتروليت (مذيبات عضوية وملح ليثيوم).

الفاصِل (غشاء بوليمر مسامي).

هيكل الخلية، والوصلات المعدنية، والغلاف الخارجي (فولاذي أو ألومنيوم).

تعتمد القيمة الاقتصادية النسبية لهذه المواد اعتمادًا قويًّا على تركيبها الكيميائي. وتحتوي تركيبات إل إم سي (NMC) وإل سي إيه (NCA) على الكوبالت والنيكل، اللذين توجد لهما أسواق راسخة لإعادة التدوير. أما لي فِي بُو فور أربعة (LiFePO4) فتحتوي على الحديد والفوسفات بدلًا من ذلك، وهما عنصران وافران نسبيًّا ولهما قيمة أقل في سوق إعادة التدوير.

يجب على المشتري الذي يرغب في فهم قابلية إعادة التدوير أن يستفسر من المورد أو من شركة إعادة التدوير عن المواد التي تستهدفها العملية المحلية السائدة. فالقيمة المادية للمواد، وليس القابلية التقنية لإعادة التدوير، هي العامل الذي يؤثر أكثر ما يمكن في جدوى إعادة التدوير من الناحية التجارية.

تعتمد المواد الدقيقة ونسبة الاسترجاع ودرجة نضج العملية على شركات إعادة التدوير المحددة والسوق المحلي. ويجب أن تأتي الأرقام دائمًا من مصادر موثوقة، وليس من ادعاءات تسويقية لمورِّد البطاريات.

__________________________________________________________________________________________________

هل يمكن إعادة تدوير بطاريات LiFePO4؟

بطاريات لي-فيبو4 قابلة لإعادة التدوير فنيًّا. ويمكن للعمليات الصناعية استرجاع مركبات الليثيوم والحديد والفوسفات والنحاس والألومنيوم ومكونات الخلية الأخرى. وتوجد بالفعل مسارٌ فنيٌّ لإعادة التدوير، وتزداد معالجة بطاريات لي-فيبو4 من قِبل شركات إعادة التدوير التي تركِّز على استرجاع الليثيوم.

مع ذلك، تواجه بطاريات ليثيوم حديد فوسفات واقعًا تجاريًّا. وبما أن الكاثود لا يحتوي على الكوبالت أو النيكل أو المنغنيز، فإن القيمة المادية لكل بطارية تكون عمومًا أقل من تلك الخاصة ببطاريات كيمياء إل‌إم‌سي أو إل‌سي‌إيه. وقد تفوق تكاليف الجمع والنقل والمعالجة القيمة القابلة للاسترداد من المواد ما لم يركّز مُعادِل البطاريات على الليثيوم، أو يستخدم عمليات معالجة منخفضة التكلفة، أو يعمل على نطاق واسع. وهذا يعني أن اقتصاديات إعادة تدوير بطاريات ليثيوم حديد فوسفات تعتمد أكثر على البنية التحتية الإقليمية واللوائح التنظيمية وأسعار الليثيوم في السوق، وليس فقط على الإمكانيات التقنية.

أما بالنسبة لمستخدمي بطاريات ليثيوم حديد فوسفات، فالتداعيات العملية هي:

تُعَد برامج جمع البطاريات وإعادتها إلى المصنّعين أقرب المسارات عمليةً.

قد يكون إعادة الاستخدام أكثر جاذبية من إعادة التدوير لبعض حزم بطاريات ليثيوم حديد فوسفات، لأن الخلايا غالبًا ما تكون أكبر وأكثر متانةً، وأسهل في الاختبار وإعادة التكوين.

قد تحسّن التغيّرات التنظيمية المستقبلية وتقلبات سوق الليثيوم جدوى اقتصاديات إعادة تدوير بطاريات ليثيوم حديد فوسفات.

ليثيوم حديد فوسفات ليس 'سهل' أو 'صعب' التدوير من حيث مطلقة. بل هو قابل للتدوير، لكن الجدوى الاقتصادية تعتمد على عوامل جمع البطاريات والبنية التحتية وسوق المواد نفسها التي تؤثر في كل كيمياء بطاريات. لمعلومات خلفية عن كيمياء ليثيوم حديد فوسفات، انظر [ ما هي بطارية ليثيوم حديد الفوسفات (LiFePO4)؟ ?] .

__________________________________________________________________________________________________

إعادة الاستخدام الإعادة الاستخدام مقابل التدوير: أيهما يأتي أولًا؟

الإعادة الاستخدام والتدوير ليسا مترادفين. ويتحدد الاختيار اعتمادًا على حالة البطارية ومدى ملاءمتها للتطبيق المقصود واختبارات السلامة واستعداد المستخدم أو المورد لأداء عملية التحقق.

قد تكون البطارية مناسبة لإعادة الاستخدام أو إعادة التوظيف عندما:

ما زالت تحتفظ بالسعة والمقاومة الداخلية الكافيتين للتطبيق المقصود.

تبقى أنظمة إدارة البطاريات (BMS) والغلاف والموصلات في حالة جيدة.

لم تتعرض البطارية لسوء الاستخدام أو الانتفاخ أو التسرب أو الأحداث الحرارية.

تتوفر بيانات عن حالة الصحة أو نتائج اختبارات تؤكد حالتها الفعلية.

يكون التطبيق المقصود في المرحلة الثانية أقل طلبًا على القدرة أو الطاقة مقارنةً بالمرحلة الأولى.

يجب إرسال البطارية إلى التدوير عندما:

انخفضت السعة إلى ما دون العتبة المفيدة لأي تطبيق عملي.

المقاومة الداخلية مرتفعة جدًّا للاستخدام المخطط له.

تظهر على الحزمة أضرار مرئية أو انتفاخ أو تسرب.

تغيب الوثائق أو إمكانية التتبع.

لا يوجد طرف مؤهل مستعدٌ لاختبارها وإعادة توظيفها.

إعادة الاستخدام وإعادة التدوير كلاهما يحملان قيمة. فـإعادة الاستخدام تحافظ على بقاء البطارية العاملة في الخدمة لفترة أطول، وهي قد تكون النتيجة الأكفأ من حيث استهلاك الموارد. أما إعادة التدوير فتستعيد المواد حتى عندما يكون إعادة الاستخدام مستحيلة. وتُراعي استراتيجية مسؤولة لإدارة مرحلة انتهاء العمر كلا المسارين. المسارين.

__________________________________________________________________________________________________

كيف تُدار بطاريات الليثيوم في مرحلة انتهاء العمر؟ بطاريات الليثيوم في مرحلة انتهاء العمر؟

قائمة مرجعية عملية لإدارة مرحلة انتهاء العمر:

اتّبع متطلّبات الجمع المحلّي. لدى العديد من الولايات القضائية قواعد محدّدة للتخلّص من البطاريات. تحقّق مما إذا كانت الجهة المحلية المختصة تقبل البطاريات الليثيوم في القمامة العادية؛ فمعظمها لا تقبل ذلك.

استخدم قنوات جمع أو إعادة تدوير مؤهَّلة للبطاريات. تشمل الخيارات النموذجية برامج استرجاع البطاريات من الشركة المصنِّعة، وبرامج جمع التوزيع، وبرامج النفايات الإلكترونية، والمرافق المعتمدة لإعادة التدوير.

اتّبع تعليمات الشركة المصنِّعة. يقدّم بعض المورِّدين تعليمات محدّدة لشحن البطارية أو تفريغها أو تغليفها عند إعادتها.

لا تضع البطاريات في القمامة المنزلية العادية. حتى البطاريات الليثيوم الصغيرة يجب أن تُرسل إلى مراكز جمع البطاريات الخطرة عندما يدعم النظام المحلي ذلك.

لا تحترق البطاريات. قد تنفجر خلايا بطاريات الليثيوم أو تطلق غازات أو تشتعل عند تعرضها للنار.

لا تُفلِك البطاريات ولا تثقبها. يمكن أن تتسبب الأضرار الجسدية في حدوث دوائر قصيرة داخلية أو انفلات حراري أو اشتعال.

لا تفكّك حزم البطاريات. يُعد فك الحزم دون تدريبٍ مناسب أو أدوات أو معدات وقائية عملاً خطيرًا وغير مناسب للمستخدمين العاديين.

احمِ البطاريات التالفة من أي أضرار جسدية إضافية. ضع البطارية في وعاء غير موصلٍ للكهرباء، ومُهوى، ومقاومٍ للحريق أثناء انتظار جمعها من قِبل جهة مؤهلة.

في حالة البطاريات التالفة أو المنتفخة أو المتسربة أو المنبعثة للدخان أو المُسخَّنة بشكل مفرط: توقَّف فورًا عن استخدام البطارية، وعزلها في مكان آمن، ثم اتصل بالشركة المصنِّعة أو مقدِّم الخدمة المؤهل أو المرفق المحلي المختص بجمع البطاريات الخطرة. إن إصلاح البطاريات بشكل عشوائي أو فكّها ذاتيًّا أمرٌ غير آمن ويجب ألا يُجرَّب إطلاقًا. وللإرشادات العامة حول تجنُّب تلف الخلايا منذ البداية، راجع [ما الأسباب التي تُتلف بطارية الليثيوم؟ ] .

__________________________________________________________________________________________________

ما الذي يجب على المشترين أخذه في الاعتبار عندما ت عند اختيار بطارية ليثيوم؟

التصرف عند انتهاء العمر الافتراضي ينبغي أن يكون جزءًا من قرار الشراء، وليس فكرة لاحقة. تساعد الأسئلة التالية المشتري على مقارنة الموردين والمنتجات:

1.كيمياء البطارية. دي فف كيميائيات مختلفة لدى الشركات اختلافات في فف اقتصاديات إعادة التدوير ومسارات نهاية العمر. ويتمثل الاختيار بين يمكن استخدام بطاريات LiFePO 4 و NMC ا فف التأثيرات كلاهما firST -عمر استخدام و نهاية -من عمر خيارات .

2.جودة المنتج وإمكانية تتبعه القدرة. البطارية التي تتوفر عنها وثائق توضح مصدر الخلايا وسجلات الدفعة وإصدار نظام إدارة البطارية (BMS) fiالبرنامج الثابت هو أسهل في الإدارة عند انتهاء عمرها الافتراضي مقارنةً بتلك التي لا تتوفر عنها هذه الوثائق. إمكانية التتبع.

3.الضمان وعمر الخدمة. شروط الضمان والعمر التشغيلي المتوقع. فف الوقت الذي ستصل فيه البطارية إلى نهاية عمرها الافتراضي. وما الذي ينبغي أن يكون عليه خطة استبدال المشتري. خطة استبدال المشتري يجب أن تكون.