هر روز میلیون‌ها باتری مصرف‌شده در سراسر جهان دور ریخته می‌شوند، بدون اینکه سرنوشت درستی برای آن‌ها در نظر گرفته شود. این باتری‌ها اغلب حاوی عناصری سمی از جمله نیکل هستند که در صورت دفع نامناسب می‌توانند وارد آب یا خاک شوند و سلامت انسان و حیات‌وحش را تهدید کنند.
راه‌حل نوآورانه مؤسسه شیمی مواد
پیشگامان پژوهش
کارشناسان مؤسسه شیمی مواد (IMC) به رهبری پروفسور گونتر روپ‌ریشتر از دانشگاه صنعتی وین (TU Wien)، طرحی نوآورانه برای استخراج نیکل از باتری‌های Ni-MH و بازیابی آلومینیوم از فویل‌های معمولی آشپزخانه ارائه داده‌اند.
رویکردی جدید با فناوری نانو
این طرح شامل تولید نانوکاتالیزوری است که دی‌اکسید کربن را در شرایط ملایم و فشار کم به متان تبدیل می‌کند؛ فرآیندی که نه تنها به محیط‌زیست کمک می‌کند بلکه به تولید انرژی پاک نیز منجر می‌شود.
استفاده دوباره از نیکل باتری‌ها
فرصتی برای بازیافت هوشمند
به گفته دکتر قیصر مقبول، نویسنده اصلی این مطالعه، بازیافت سنتی تنها یک گام ابتدایی است. هدف آن‌ها ارتقای نیکل بازیافتی به موادی است که بتوانند سوخت پاک تولید کنند.
ترکیب نیکل و آلومینیوم
باتری‌های Ni-MH که در بسیاری از دستگاه‌های قابل حمل استفاده می‌شوند، حاوی نیکل ارزشمندی هستند. جداسازی این نیکل فرآیندی پیچیده اما ارزشمند است. فویل‌های آلومینیومی نیز با تبدیل به اکسید پایدار، ماده‌ای کلیدی در این فرآیند می‌شوند.
فرآیند ساخت کاتالیزور
تبدیل ترکیبات فلزی به ماده فعال
هر دو ماده (نمک‌های نیکل و اکسید آلومینیوم) با هم ترکیب، خشک و سپس حرارت داده می‌شوند تا کاتالیزور جامد نهایی تولید شود. این کاتالیزور دارای ذرات نیکل بر پایه آلومینا است که در تبدیل دی‌اکسید کربن به متان بسیار مؤثر است.
تبدیل دی‌اکسید کربن به متان
فرصتی برای سوخت‌های پایدار
در واکنشی معروف به «متان‌سازی CO₂»، ترکیب دی‌اکسید کربن و هیدروژن در حضور کاتالیزور نیکل-آلومینا به تولید متان منجر می‌شود. این متان را می‌توان به‌عنوان منبع انرژی در صنعت استفاده کرد.
هم‌افزایی با سیستم‌های هیدروژن تجدیدپذیر
این راهکار می‌تواند با فناوری‌های تولید هیدروژن سبز ترکیب شده و چرخه‌ای بسته برای استفاده از دی‌اکسید کربن فراهم آورد.
پایداری و عملکرد کاتالیزور نیکل
تحمل فشار و دما
آزمایش‌ها نشان داده‌اند که این کاتالیزور در فشارهای عادی و دمای متوسط، عملکرد پایداری دارد و حتی در چرخه‌های حرارتی متعدد، کارایی خود را از دست نمی‌دهد.
قابلیت استفاده صنعتی
پایداری بالا این کاتالیزور، آن را گزینه‌ای مناسب برای استفاده در مقیاس‌های صنعتی می‌کند؛ چرا که بسیاری از کاتالیزورها در طول زمان عملکرد خود را از دست می‌دهند.
بازیافت مجدد نیکل و آلومینیوم
کاتالیزوری با چرخه کامل بازیافت
این تیم تحقیقاتی موفق شده‌اند که پس از پایان عمر کاتالیزور، نیکل و آلومینیوم آن را با استفاده از تیمار شیمیایی ملایم بازیافت کنند. این چرخه کامل استفاده مجدد، پسماند فلزی را به حداقل می‌رساند و تأثیرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.
مزایای زیست‌محیطی مدیریت صحیح باتری‌ها
کاهش آلایندگی فلزات سنگین
نیکل موجود در باتری‌های دورریخته‌شده بدون مدیریت درست، می‌تواند به خاک یا منابع آبی نشت کرده و باعث آلودگی شود.
پتانسیل فویل‌های آلومینیومی
درحالی‌که فویل‌های آلومینیومی اغلب تنها یک‌بار در آشپزخانه استفاده می‌شوند و سپس دور ریخته می‌شوند، همین فویل‌ها می‌توانند بخشی از راه‌حل بازیافت مؤثر باشند.
آینده این پژوهش
از آزمایشگاه تا صنعت
پروفسور روپ‌ریشتر تأکید می‌کند که گام بعدی بررسی امکان توسعه صنعتی این فرآیند است. سیستم‌های آزمایشی کوچک ممکن است نخست در آزمایشگاه‌ها استفاده شوند و در صورت موفقیت، مسیر برای کاربردهای صنعتی باز خواهد شد.
وابستگی به منابع پسماند
پیشرفت این رویکرد به تأمین پایدار باتری‌های مصرف‌شده و فویل‌های استفاده‌شده بستگی دارد. همچنین کاهش هزینه‌های هیدروژن یک عامل کلیدی در موفقیت این پروژه خواهد بود.
بستن چرخه: راه‌حلی برای دو بحران زیست‌محیطی
این طرح ترکیبی هوشمندانه از دو معضل زیست‌محیطی یعنی «دفع باتری» و «انباشت CO₂» ارائه می‌دهد. با دوام بالا و تولید ساده کاتالیزور، این رویکرد می‌تواند فرصت‌های اقتصادی جدیدی را در حوزه انرژی پاک ایجاد کند.
حرکتی به‌سوی اقتصاد دایره‌ای
جلوگیری از دفن نیکل و آلومینیوم در محل‌های زباله و استفاده مجدد از آن‌ها، نه‌تنها از محیط‌زیست محافظت می‌کند بلکه نشان می‌دهد که حتی از زباله‌های به‌ظاهر بی‌ارزش، می‌توان منابع ارزشمند به دست آورد.
این مطالعه در نشریه Green Chemistry منتشر شده است.
