اقدامی جدید جهت کمک به حل مشکل گرمایش زمین/فراخوان بازیافت لیتیوم،نیکل،کبالتو منگنز

به گزارش مجله خبری نگار/برنا: با توجه به تغییرات اقلیمی ناشی از گرمایش زمین، بهره‌مندی از انرژی‌های تجدیدپذیر طی سال‌های گذشته به شدت مورد توجه قرار گرفته است. در این زمینه، باتری‌های لیتیومی به عنوان مهم‌ترین ذخیره‌ساز انرژی کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده‌اند.

رشد مصرف باتری‌های لیتیومی طی سال‌های اخیر موجب افزایش انباشت باتری‌های فرسوده شده‌است که در صورت عدم چاره‌اندیشی، این انباشت می‌تواند به معضلی زیست‌محیطی تبدیل شود. باتری‌های لیتیومی فرسوده منبعی غنی از لیتیوم، نیکل، منگنز و کبالت هستند که کشور ایران از منابع اولیه کبالت و نیکل محروم است و این منبع ثانویه می‌تواند بخشی از نیاز کشور را برطرف کند.
مواد حاصل از بازیافت باتری‌های لیتیوم-یونی عبارتند از لیتیوم، نیکل، کبالت و منگنز که در حوزه‌های مختلف صنعتی، فناوری و پزشکی کاربرد دارند. در کشور ایران تا به حال بازیافت باتری لیتیومی در مقیاس صنعتی به سرانجام نرسیده است و پژوهش کاملی در زمینه بازیافت تمام عناصر ارزشمند باتری‌های لیتیومی صورت نپذیرفته است.

در سطح بین‌المللی بازیافت باتری‌های لیتیومی و استخراج فلزات ارزشمند از آن در شرکت‌های متعددی انجام می‌گیرد که عمده‌ی این شرکت‌ها در کشور‌های آمریکا، چین و بلژیک از پیشتازان این عرصه هستند. ذخایری از این محصولات در کشور وجود دارند و در کنار استخراج فلزات معدنی مانند معادن مس و نیکل، این محصولات نیز استخراج می‌شوند؛ اما در حجم و مقیاس زیاد تولید نمی‌شود و تأمین این مواد برای استفاده در کشور، عموما از راه واردات صورت می‌گیرد.
رشد مصرف باتری‌های لیتیومی در سال‌های اخیر موجب افزایش انباشت باتری‌های فرسوده شده‌است؛ که در صورت عدم چاره‌اندیشی این انباشت می‌تواند به معضلی زیست‌محیطی تبدیل شود. باتری‌های لیتیومی فرسوده، منبعی غنی از لیتیوم، نیکل، منگنز و کبالت هستند که کشور ایران از منابع اولیه کبالت و نیکل محروم است و این منبع ثانویه می‌تواند بخشی از نیاز کشور را برطرف کند.

هدف از انجام این پژوهش، دستیابی به روشی برای جدایش عناصر ارزشمند باتری لیتیومی است که هم از لحاظ اقتصادی صرفه داشته باشد و هم قابلیت پیاده‌سازی در فضای صنعتی را داشته باشد.

مواد استخراج شده در این فرایند که شامل کربنات‌لیتیوم، سولفات‌کبالت، سولفات‌منگنز و سولفات نیکل می‌باشد، کاربرد‌های متنوعی در صنایع باتری‌سازی، صنایع هوا و فضا، الکترونیک، صنایع تولید فولاد و آلیاژ، صنایع خودرو، صنایع شیمیایی از جمله کود‌های شیمیایی و تولید رنگ و لعاب، صنایع تولید شیشه و سرامیک و دیگر صنایع دارند. در انتخاب روش جداسازی باید این نکته مورد نظر قرار بگیرد که عناصر باید با خلوص بالا (۹۹/۹۹%) و در گرید باتری لیتیومی استخراج شده و همچنین صرفه اقتصادی داشته باشد.

چالش‌های نیاز فناورانه

پیچیدگی‌ها و چالش‌های این طرح در خصوص دست‌یابی به روش مناسب برای جداسازی عناصر است. گلوگاه این طرح، جداکردن نیکل و کبالت به دلیل رفتار مشابه این دو عنصر است؛ یکی دیگر از چالش‌های طرح، جداسازی منگنز است. همچنین دست‌یابی به فرآیندی اقتصادی و با قابلیت صنعتی‌شدن و تولید محصولات با قابلیت استفاده در صنایع پیشرفته (خلوص بالای ۹۹/۹۹ درصد) از دیگرپیچیدگی‌های طرح می‌باشد. باتوجه به این‌که خلوص بالای محصولات نهایی اهمیت زیادی دارد و با توجه به اینکه نتایج تست‌ها ممکن است در انواع آزمایش‌ها و آزمایشگاه‌ها متغیر باشد، بنابراین نیاز است که تیم مجری در این خصوص مطالعات جامعی انجام داده و نتایج تست‌ها و تکرارپذیری نتایج در چند آزمایشگاه معتبر و مرجع صحت‌سنجی شود.
همچنین در صورت اجرای طرح در فاز پایلوت، موضوع اقتصادی‌بودن و فروش محصولات نهایی چالش مهمی می‌باشد؛ بنابراین در طراحی فاز پایلوت باید این موارد مد نظر قرار گیرد.
از دیگر مواردی که باید در این طرح مورد نظر قرار گیرد، چالش‌های مربوط به تأمین و نگهداری باتری‌های فرسوده می‌باشد. تیم مجری باید برای میزان مورد نیاز و منبع تأمین باتری‌های فرسوده، نحوه جمع‌آوری ونگهداری باتری‌ها برنامه جامع و شفافی ارائه کند.

همچنین نحوه پذیرش رقابتی است و از بین پروپوزال‌های دریافتی، موردی که شرایط زیر را داشته باشد، در اولویت خواهد بود.
ترکیب متخصصین تیم پیشنهادی مرتبط باشد. افراد پیشنهاد شده، دارای سابقه پژوهشی و فنی در آن موضوع باشند. زمان‌بندی اجرایی، هزینه و شرح خدمات، متناسب و مرتبط با پژوهش مورد تقاضا باشد. (در این بخش، مجری می‌تواند برآورد اولیه خود را اعلام کند، اما بدیهی است جزئیات اجرایی بعد از فاز صفر، در ابتدای امر مشخص نیست و مجری و کارفرما با علم به این موضوع وارد این توافق خواهند شد) مدت زمان فاز صفر (تدوین و تکمیل پروپوزال) باید حداکثر سه ماه باشد. تیم پیشنهاددهنده، زیرساخت انجام پژوهش اعم از آزمایشگاه، پایلوت و کارگاه را داشته باشند. پروپوزال طبق فرمت پیشنهادی بنیاد، تهیه و ارسال شده باشد.

گفتنی است که پژوهشگر اصلی تیم لازم است عضو هیئت علمی یکی از دانشگاه‌ها و موسسات آموزش عالی کشور باشد.
پس از دریافت پروپوزال از طریق سامانه، ارزیابی انجام شده و در صورت کسب امتیاز بالا، تیم برگزیده جهت مذاکره با بنیاد و شرکت متقاضی دعوت خواهد شد.
تمام افراد واجد شرایط به مدت یک ماه از تاریخ انتشار فراخوان یعنی تا ۲۰ دی فرصت دارند که پروپوزال خود را از طریق سامانه کایپر برای بنیاد ملی علم ایران ارسال کنند.
پژوهش پیشنهاد شده تا سقف ۸۰ درصد، حداکثر ۲ میلیارد تومان، توسط بنیاد ملی علم ایران حمایت خواهد شد. بدیهی است که مابقی هزینه‌ها باید توسط شرکت متقاضی پژوهش تامین شود.
در صورت هرگونه سؤال می‌توانید با کارگروه دانش‌بنیان از طریق یمیل m.amini@insf.org یا شماره تلفن ۰۲۱۸۲۱۶۱۱۲۱ تماس بگیرید.