إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون: ورقة بحثية لفريق من الجامعة تدرجها دار نشر ويلي كأحد أهم الأبحاث المستشهد بها

أدرجت دار نشر ويلي الأمريكية الرائدة في التعليم والبحث مؤخرًا ورقة بحثية لناجح علام، أستاذ علوم وهندسة المواد بالجامعة الأمريكية بالقاهرة وفريق من طلاب الدراسات العليا في برنامج تكنولوجيا النانو بالجامعة عن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون كأحد أهم الأبحاث المستشهد بها في 2021-2022. تم نشر الورقة البحثية العام الماضي من قبل دورية ChemElectroChem، إحدى الدوريات الأكاديمية الرائدة في العالم في مجال تحويل الطاقة وتخزينها.

يعمل علام وفريقه على طرق مبتكرة وآمنة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون. فبينما يتم إعادة تدوير ما يقرب من 90 % من بطاريات الليثيوم أيون المستخدمة في الهواتف المحمولة والكاميرات وأجهزة الكومبيوتر المحمولة (اللاب توب) والكاميرات والأجهزة الإلكترونية الأخرى، فإنها تفتقر إلى وجود معيار عالمي لإعادة التدوير ويمكنها أن تشكل خطرًا إن لم يتم التخلص منها بالشكل الصحيح. طبقاً لعلام فإنه لا يوجد بروتوكول في مصر لإعادة تدوير البطاريات المستهلكة بطريقة آمنة، كما أن التخلص من هذه البطاريات، بالطريقة المتبعة حاليًا، له تأثير ضار على البيئة حيث يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى انفلات حراري واندلاع النيران وحدوث انفجارات بسبب مكونات البطاريات. وبالإضافة إلى ذلك، كما يشير علام، تحتوي هذه البطاريات على معادن ثمينة ومواد أخرى يمكن استعادتها ومعالجتها وإعادة استخدامها.

تتمثل إحدى الفوائد الهامة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون هو استخدامها في صناعة السيارات الكهربائية. فالسيارات الكهربائية تساعد في التقليل من استهلاك الزيوت وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون. علاوة على ذلك، تعتبر النفايات الإلكترونية (من بطاريات الليثيوم أيون) مصدرًا قيمًا لتحقيق اقتصاد دائري مستقبلًا (يعتمد على تعزيز كفاءة استهلاك الموارد الطبيعية وتقليل الهدر) والاستدامة. فكل منتج يحتوي على مادة مختلفة ويجب إعادة تدويره بشكل مختلف. تعتبر النفايات الإلكترونية صناعة حيوية تنمو بنحو 2 مليون طن سنويًا ومن المتوقع أن تصل إلى 74.4 مليون طن بحلول 2030.

يقول علام أن هناك الآن ما يقدر بنحو 16 مليون سيارة كهربائية تنطلق على الطرق في جميع أنحاء العالم وتستهلك نحو 30 تيرا واط/ساعة سنويًا. في عام 2021، زادت مبيعات السيارات الكهربائية بأكثر من الضعف لتصل إلى 6.6 مليون سيارة، وهو ما يمثل حوالي 9% من سوق السيارات العالمي وأكثر من ثلاثة أضعاف حصتها في السوق مقارنة بعامين سابقين. أشار علام أن كل صافي النمو الذي تحقق في مبيعات السيارات العالمية في 2021 جاء من السيارات الكهربائية. ومع ذلك، بحسب علام، فإن التقدم في تصنيع السيارات الكهربائية يعوقه عدم كفاية المعروض من المواد الخام اللازمة لتصنيع البطاريات الخاصة بتشغيل هذه السيارات، خاصة الليثيوم.

يقول علام "تناولنا هذه الأمور في ورقتنا البحثية، ونجحنا في وضع بروتوكولات لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون وكذلك استخراج المواد الخام في صورة نقية للغاية." يضيف علام أنه للتأكد من أداء وعمل المواد المستعادة، قام الفريق ببناء أجهزة تكثيف فائقة الأداء باستخدام تلك المواد المعاد تدويرها، "ستوفر هذه التكنولوجيا وسيلة جديدة للحصول على المواد الخام اللازمة لتصنيع أجهزة تخزين للطاقة التي ستفيد صناعة السيارات الكهربائية وكذلك ستعظم الفائدة الاقتصادية للمخلفات الالكترونية مما سيكون لها تأثير كبير على مصر والمنطقة والعالم بأسره."

جدير بالذكر أن علام تم إدراجه في قاعدة بيانات سكوبس الخاصة بقائمة ستانفورد-إلسيفير لأفضل 2٪ من العلماء في العالم والأكثر استشهادا بأبحاثهم لعامي 2020 و2021، كما جاء علام في المرتبة السابعة في قائمة research.com لأفضل علماء المواد في مصر لعام 2022. علاوة على ذلك حصل علام مؤخرًا على جائزة عبادة لعام 2022 للعلماء المتميزين عن أبحاثه الخاصة بتحلية المياه وتحويل الطاقة وتخزينها. يُعلِق علام عن حصوله على جائزة عبادة بقوله، "لقد ألهمتني هذه الجائزة وألهمت فريقي البحثي لمواصلة مسيرتنا في حل المشكلات المعقدة التي تؤثر بشكل مباشر على مجتمعنا والعالم."

جدير بالذكر أيضًا أن أبحاث علام تغطي العديد من الموضوعات المختلفة ذات التأثير العلمي والمجتمعي الكبير مثل تحويل الطاقة وتخزين الطاقة وتحلية المياه ومعالجة المياه. يقول علام، "أقوم بعملي هذا لبناء المهارات البشرية وتقديم الحلول التكنولوجية لبعض المشاكل الكبيرة والملحة التي نواجهها."