قدم فريق من الولايات المتحدة طريقة لتحويل بطاريات السيارات الكهربائية في نهاية عمرها الافتراضي في مدخلات الحقل. يركز الاقتراح على بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) ويطبق عملية التبادل الأيوني الذي يزيل الليثيوم ويستبدله بالبوتاسيوم، مما يحول مادة الكاثود إلى مركب يمكن استخدامه في الزراعة.
إلى جانب الحداثة التقنية، تسعى الفكرة إلى التوافق مع الاقتصاد الدائري مما يقلل التكاليف والنفايات. في سياق الاعتماد على الأسمدة المستوردةوتكمن مصلحتها المحتملة بالنسبة لإسبانيا وأوروبا في جعل إعادة تدوير البلاستيك الرغوي أرخص وتعزيز مرونة سلسلة الأغذية الزراعية.
كيف تعمل العملية
المفتاح هو تطبيق التبادل الأيوني إلى كاثودات بطاريات LFP. في محلول غني بأملاح البوتاسيوم، يُستخرج الليثيوم تم استبداله بالبوتاسيوم، بحيث يصبح الفوسفات الموجود في المادة الفعالة فوسفات البوتاسيوم، وهو مكون ذو قيمة زراعية.
وبهذه الخطوة يتم الحفاظ على الفوسفور الموجود بالفعل في LFP و تم دمج البوتاسيوم أثناء المعالجة. يمكن بعد ذلك إضافة النيتروجين لتكوين نوع من الأسمدة. NPK (النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم)وبالتالي استخدام العناصر الغذائية الأساسية الثلاثة في الزراعة.
هناك ميزة أخرى عملية: من خلال البدء بمواد "معالجة" بالفعل، تتجنب الطريقة أفران ذات درجة حرارة عالية ويقلل الخطوات الكيميائية المكثفة. هذا يقلل الطاقة المطلوبة مقارنةً بطرق إعادة التدوير التقليدية، وخاصةً في كيمياء LFP مع قيمة إنقاذ منخفضة من المعادن.
- الاستفادة من الفوسفور الموجود في البطارية ويضيف البوتاسيوم بطريقة مستهدفة.
- انها تسمح دمج النيتروجين لإكمال تركيبة NPK.
- تخفيض الخطوات الحرارية والكيميائية مقارنة بالعمليات التقليدية.
- توجيهات إعادة التدوير نحو منتج المنفعة المباشرة في الحقل.
من يقود البحث وفي أي مرحلة وصل؟
يتم قيادة العمل من قبل الأستاذ ديانغ تشو في جامعة ويسكونسن-ميلووكي (UWM)، بمشاركة الباحثين سعاد شاجدالمبادرة تحظى بدعم وزارة الزراعة الأمريكية والتمويل الداخلي للابتكار من جامعة ويسكونسن ميلووكي.
بعد التحقق من صحة المفهوم في المختبر، فإن الخطوة التالية هي توسيع نطاقه وتنفيذه تجربة ميدانية مع زراعة محاصيل الطماطم على مساحة هكتار واحد تقريبًا، مع الأخذ في الاعتبار أنظمة رى بالتنقيطوإذا كان الأداء الزراعي يساوي أو يفوق أداء الأسمدة التقليدية، فإن الباب سيكون مفتوحا للتعاون مع اللاعبين في الصناعة.
يوفر موقع ويسكونسن مزيجًا من البنية التحتية الصناعية والبنية التحتية الزراعية التي تُسهّل الانتقال إلى محطة تجريبية. وفي الوقت نفسه، يبرز المشروع كمولد وظيفة خضراء والقدرات في مجال إعادة التدوير المتقدمة والكيمياء التطبيقية.
ماذا يعني ذلك بالنسبة لإسبانيا وأوروبا؟
ويواجه الاتحاد الأوروبي تحديًا مزدوجًا: إدارة حجم التجارة في المستقبل. بطاريات ليثيوم أيون في نهاية عمرها الإنتاجي، وتقليل تعرضها لتقلبات أسواق المغذيات الزراعية. قد تتوافق عملية تحويل مخلفات الفوسفات الليفي إلى سماد مع سياسات الاقتصاد الدائري واستعادة النفايات.
بالنسبة لإسبانيا، التي تتمتع بقطاع استراتيجي للأغذية الزراعية، فإن المبادرات من هذا النوع يمكن أن تساعد تنويع العرض من العناصر الغذائية وتقصير سلسلة اللوجستيات. بالإضافة إلى ذلك، فإن شبكة مجموعات السياراتومن شأن الموانئ والمنصات اللوجستية أن تسهل عملية التقاط بطاريات الوقود الأحفوري ومعالجتها بالقرب من المراكز الزراعية.
سيتطلب التبني تحليل التوافق التنظيمي والبيئي في الاتحاد الأوروبي، بالإضافة إلى ملاءمته للوائح منتجات الأسمدة وأهداف إدارة نفايات البطاريات. على أي حال، يبقى خيار إنتاج الأسمدة محليًا من مجاري النفايات وهو جذاب بشكل خاص في فترات التوتر الجيوسياسي.
التحديات والتكاليف والتنظيم
تنطوي إمكانات هذا المسار على تحديات، ويتعين إثبات فعاليته. تكاليف تنافسية بالمقارنة مع البدائل الأخرى، يضمن هذا النظام الجودة الزراعية للمنتج ويضمن مراقبة دقيقة للشوائب. كما يُعدّ اتساق مادة العلف (بتصاميم مختلفة لبطاريات LFP) عاملاً أساسياً.
من وجهة نظر تنظيمية، يجب أن يتوافق أي سماد مشتق من البطارية مع معايير السلامة على المستوى الصناعي، تتطلب لوجستيات جمع البطاريات وتفكيكها ومعالجتها المسبقة تنسيقًا بين مديري النفايات والمصنّعين والمشغلين. الصناعات الزراعية.
وبالتوازي مع ذلك، سيكون من الضروري مقارنة التوازن البيئي الكامل: الطاقة المستهلكة، الانبعاثات المتجنبة فيما يتعلق بإعادة التدوير الحراري، وفوائد استبدال الأسمدة المستوردة. ستتيح لنا هذه المقاييس تقييم مساهمتها الفعلية في تحقيق أهداف المناخ والتحول الدائري.
إذا أكدت الاختبارات واسعة النطاق النتائج الأولية، فإن هذه التكنولوجيا قد توحد عالمين منفصلين تقليديًا، عالم التنقل الكهربائي وعالم الريف، مما يحول عالمًا جديدًا تمامًا. النفايات التي يصعب استعادتها إلى مدخلات محلية مفيدة. سيحدد الجمع بين الجدوى الفنية، والتنظيم المتناسق، وسلاسل اللوجستيات الفعّالة مسارها في إسبانيا وباقي أوروبا.
