مع استمرار نمو الطلب على الطاقة النظيفة في شكل مركبات كهربائية وتقنيات متقدمة، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون لا غنى عنها. ومع هذا التقدم تأتي تكلفة خفية: نفايات البطاريات. في الواقع، يمكن أن توفر نفايات البطاريات فرصة عمل بقيمة مليارات الدولارات في السنوات الخمس المقبلة للمستثمرين. ولهذا السبب قامت شركات هندية مثل Exigo وAttero وBatx وLi-Circle والعديد من الشركات الأخرى بإنشاء مصانع وبدأت في إعادة التدوير!
محركات السوق
1. طفرة أيونات الليثيوم: النمو الهائل والتحديات الناشئة
يشهد سوق بطاريات الليثيوم أيون نموًا هائلاً. في عام 2023، كان من المتوقع أن يبلغ حجم السوق العالمي 3.54 مليار دولار ومن المتوقع أن ينمو إلى 24 مليار دولار بحلول عام 2033. وفقًا لتقرير بحثي مشترك نشرته NITI Aayog وPwC، نما هذا الطلب على البطاريات بمعدل نمو سنوي مركب بلغ 25٪ في العقد الماضي ومن المتوقع أن يتضاعف خمسة أضعاف بحلول عام 2023. مع صعود المركبات الكهربائية الرائدة والاعتماد المستمر على الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة على هذه البطاريات القوية، فإن سوق بطاريات الليثيوم أيون يشكل فرصة سوقية تبلغ حوالي 1300 مليار دولار سنويًا.
وفي الهند وحدها، من المتوقع أن يصل السوق إلى مستوى مذهل قدره 220 جيجاوات ساعة بحلول عام 2030، وهو ما يترجم إلى 1100 طن متري من النفايات، وهو ما يمثل زيادة بنسبة 50% عن مستواه في عام 2022.
- المشهد السياسي - الدفع نحو الطاقة النظيفة من جانب الحكومة
تركز حكومة الهند جهودها على تطوير سلسلة قيمة فعّالة لخلايا البطاريات، ومن خلال مخططاتها ومبادراتها تشجع التصنيع المحلي لخلايا أيونات الليثيوم. كما تهدف إلى أن يكون 30% من جميع تسجيلات المركبات الجديدة كهربائية. ومن بين المبادرات التي اتخذتها الحكومة:
- الإعفاء من الرسوم الجمركية - في ميزانية عام 2024، أعفت حكومة الهند بالكامل الرسوم الجمركية على 25 معدنًا أساسيًا وخفضت الرسوم الجمركية الأساسية على الفيرونيكل والنحاس، وهي عناصر أساسية لقطاعات مثل الطاقة النووية والطاقة المتجددة والفضاء وما إلى ذلك.
- مخطط تعزيز التنقل الكهربائي 2024 (EMPS 2024) - مبادرة بقيمة 500 كرور روبية هندية من وزارة الصناعات الثقيلة، تقدم إعانات لدعم المركبات ذات العجلتين والثلاث عجلات الكهربائية لتعزيز التبني من 1 أبريل إلى 31 يوليو 2024. وهو يتماشى مع مبادرة Atma Nirbhar Bharat لتعزيز صناعة المركبات الكهربائية في الهند.
- المسؤولية الموسعة للمنتِج (EPR) - نهج سياسي يعين المنتجين على تحمل المسؤولية عن التعامل مع البطاريات بكفاءة طوال دورة حياتها. وهي مصممة لضمان جمع البطاريات في نهاية عمرها وإعادة تدويرها بواسطة شركات إعادة تدوير مسجلة.
- التبني والتصنيع السريع للسيارات الكهربائية والهجينة في الهند (FAME I، II) - تم إطلاق مخطط FAME I في عام 2015 بميزانية قدرها 895 كرور روبية للترويج للنقل بالسيارات الكهربائية مقارنة بالمركبات التقليدية الأخرى. بدأ FAME II في عام 2019 بميزانية قدرها 10000 كرور روبية وكان يهدف إلى تقديم حوافز في شكل إعانات لمشتري السيارات الكهربائية من أجل زيادة اعتماد هذه التكنولوجيا.
- لماذا تعد بطارية ليثيوم أيون الأفضل: أداء لا مثيل له
أصبحت بطاريات الليثيوم أيون الخيار الأفضل لتشغيل أجهزتنا الإلكترونية نظرًا لأدائها المتفوق:
- كثافة طاقة لا مثيل لها: تتميز هذه البطاريات بقدرة رائعة على توفير طاقة كبيرة في عبوة خفيفة الوزن، مما يجعلها مثالية للأجهزة المحمولة. وهذا يعني أوقات تشغيل أطول وتصميمات أكثر أناقة للمستهلكين.
- عمر دورة ممتد: على عكس سابقاتها، يمكن لبطاريات الليثيوم أيون أن تتحمل مئات إلى آلاف دورات الشحن قبل الحاجة إلى الاستبدال. وهذا يعني تقليل النفايات وإطالة عمر أجهزتك.
- معدل تفريغ ذاتي ضئيل: تحتفظ بطاريات الليثيوم أيون بشحنها بكفاءة حتى عند عدم استخدامها لفترات طويلة. وهذا يضمن لك إمكانية حمل الكاميرا أو وحدة التحكم في الألعاب دون القلق بشأن نفاد البطارية، حتى بعد التخزين لفترة طويلة.
الحاجة الملحة لإعادة تدوير البطاريات
مع متوسط عمر افتراضي يتراوح بين عامين إلى ثلاثة أعوام، يصل عدد هائل من بطاريات الليثيوم أيون إلى نهاية عمرها الافتراضي سنويًا. وبحلول عام 2030، سيصل حجم البطاريات التي يتم التخلص منها سنويًا إلى 160 جيجاوات ساعة، وهو ما يعادل تقريبًا 138 ألف طن متري من النفايات.
واليوم، لا يتم إعادة تدوير سوى 5% من هذه النفايات. والاستمرار على هذا المسار يشكل تهديداً ثلاثياً:
- استنزاف الموارد: وفقًا لـ BloombergNEF، من المتوقع أن يزيد الاستهلاك العالمي للمواد الخام لبطاريات الليثيوم أيون مثل الكوبالت والليثيوم والنحاس بمقدار 20 مرة بحلول عام 2030. ومع ذلك، فإن معظم هذه العناصر تستنفد بمعدل هائل، وعناصر مثل النيكل، على الرغم من وفرتها، يصعب استخراجها من الأرض. يتطلب الأمر استثمارًا كبيرًا حتى لبدء مشروع تعدين النيكل. إذا تمت إعادة تدوير المواد المستردة من البطاريات المستعملة، فيمكن إعادة إدخالها في عملية تصنيع البطاريات، مما يقلل العبء على استخراج الموارد.
- الواردات: تعتمد الهند بشكل كبير على الواردات للحصول على العناصر الأساسية مثل الليثيوم والكوبالت والنيكل من دول مثل الصين وأستراليا وجمهورية الكونغو الديمقراطية وما إلى ذلك. وهذا يقلل من استقرار سلسلة التوريد في بلدنا ويخلق أيضًا ضغطًا على ميزان التجارة في الهند حيث تصل فاتورة الواردات إلى 24000 كرور سنويًا. مع وجود دراسات تشير إلى أن الطلب على الليثيوم سيتجاوز 2.4 مليون طن من كربونات الليثيوم في عام 2030، فإن الاعتماد على الذات في المواد الخام يصبح ضروريًا للهند.
ما وراء الفوائد الاقتصادية:
- المخاطر البيئية: إن التخلص غير السليم من بطاريات الليثيوم أيون في مكبات النفايات قد يؤدي إلى كارثة بيئية. فقد تتسرب من البطاريات المتروكة في مكبات النفايات مواد كيميائية سامة، مما يؤدي إلى تلويث التربة ومصادر المياه. بالإضافة إلى ذلك، يمكن امتصاص هذه النفايات وتراكمها في النباتات الصالحة للأكل ويمكن أن تدخل إلى سلسلة الغذاء، مما يتسبب في حدوث مشاكل وراثية وتناسلية وهضمية مختلفة. تعمل إعادة التدوير على إبعاد هذه المواد الخطرة عن مكبات النفايات ومنعها من الإضرار ببيئتنا.
- المخاطر الصحية على الإنسان: في غياب خيارات إعادة التدوير الرسمية، تلجأ المجتمعات إلى أساليب غير آمنة للتخلص من البطاريات المستعملة. وتتحمل الأحياء الفقيرة في دلهي ومومباي العبء الأكبر من إدارة النفايات الإلكترونية غير الرسمية. ويتعامل العمال، بما في ذلك الأطفال، مع نفايات البطاريات السامة في غياب أي معدات وقائية، مما يزيد من فرص تعرض المشاركين في هذه العملية لمخاطر صحية خطيرة.
كيمياء بطاريات الليثيوم أيون واستخداماتها
تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بمجموعة متنوعة من التطبيقات، كل منها يتطلب كيمياء بطارية مميزة بناءً على تركيبتها الكيميائية والاستخدام المقصود. تعتزم Shoonya المغامرة على نطاق واسع في LCO، مع مراعاة سوق الإلكترونيات المحمولة والتحول في استخدام البطاريات في قطاع المركبات الكهربائية. فيما يلي 6 كيمياء بطارية الليثيوم أيون الأكثر شيوعًا:
بطارية الكيمياء | المزايا | العيوب | الاستخدامات |
LCO- أكسيد الكوبالت الليثيوم | طاقة نوعية عالية، توفر الطاقة لفترة طويلة للتطبيقات الصغيرة | غير مناسب للتطبيقات عالية التحميل، مكلف، استقرار حراري منخفض، قدرة نوعية منخفضة | الأجهزة الإلكترونية المحمولة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والكاميرات وما إلى ذلك. |
LMO- أكسيد الليثيوم والمنجنيز | شحن سريع، وتوصيل تيار عالي، واستقرار حراري أفضل، وأمان | عمر قصير | أدوات كهربائية، أدوات طبية EV |
NMC- أكسيد الليثيوم والمنجنيز والكوبالت | كثافة طاقة عالية، دورة حياة طويلة، تكلفة منخفضة | خرج الجهد المنخفض | السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية المحمولة على حد سواء |
LFP- فوسفات الحديد الليثيوم | المتانة، التكلفة المنخفضة، السلامة، أقل عرضة للهروب الحراري، الاستقرار على المدى الطويل | موصلية كهربائية منخفضة، طاقة نوعية منخفضة | الرافعات الشوكية وتخزين الطاقة المتجددة ومحطات الطاقة والبطاريات الاحتياطية والمركبات الكهربائية |
NCA- أكسيد الليثيوم والنيكل والكوبالت والألومنيوم | طاقة عالية وعمر طويل وأداء عالي في التطبيقات عالية التحميل | غالي الثمن، مسألة تتعلق بالسلامة | الفضاء والطيران، وتطبيقات شبكات الطاقة، والأجهزة الطبية، والإلكترونيات المحمولة والمركبات الكهربائية |
LTO- أكسيد التيتانيوم الليثيوم | شحن سريع، درجات حرارة تشغيل متنوعة، عمر طويل، آمن | كثافة الطاقة منخفضة، باهظة الثمن | السيارات الكهربائية ومحطات شحنها، وتخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية وتطبيقاتها، والمعدات الجوية والعسكرية |
إن الطفرة في بطاريات الليثيوم أيون تشكل سلاحا ذا حدين. ففي حين أنها حيوية للطاقة الكهربائية والتكنولوجيا، فإن استخدامها المتزايد يلقي بظلاله على نفايات البطاريات. وهو ما يجعلنا نعيد التفكير في ثورة الطاقة النظيفة، ومدى نظافتها حقا. ويقدم إعادة التدوير حلا. فهو يحافظ على الموارد، ويحمي كوكبنا، ويخلق اقتصادا دائريا. وقد بدأ العمل بالفعل في هذه الصناعة. فلنعمل على تأجيج هذه النار أكثر، ولنعمل معا لبناء مستقبل مستدام ومربح.
مراجع-
مرفق التعاون الفني لـ NITI Aayog وصندوق النمو الأخضر، سوق إعادة استخدام وتدوير بطاريات الخلايا الكيميائية المتقدمة في الهند، مايو 2022.
