فطريات تعيد تدوير بطاريات أيون الليثيوم القابلة للشحن

إستخدام الفطريات في إعادة التدوير

المصدر: الجمعية الكيميائية الأمريكية
ملخص: البطاريات القابلة لإعادة الشحن في الهواتف الذكية والسيارات والأجهزة اللوحية لا تدوم إلى الأبد وغالبا ما ينتهي الأمر بالبطاريات القديمة في مدافن النفايات أو المحارق، مما قد يضر بالبيئة وتظل المواد القيمة محبوسة بالداخل.
الآن، يتوجه فريق من الباحثين إلى الفطريات لإبتكارعملية إعادة تدوير صديقة للبيئة لاستخراج الكوبالت والليثيوم من أطنان البطاريات المخلفة.

على الرغم من أنه يمكن شحن البطاريات القابلة لإعادة الشحن بالهواتف الذكية، السيارات والأجهزة اللوحية مرارًا وتكرارًا، إلا أنها لا تدوم إلى الأبد. ‏وغالبًا ما ينتهي الأمر بالبطاريات القديمة في مدافن النفايات أو المحارق، مما قد يضر بالبيئة. وتظل المواد القيمة ‏محبوسة بالداخل.
الآن، يتوجه فريق من الباحثين إلى الفطريات لإبتكارعملية إعادة تدوير صديقة للبيئة لاستخراج ‏الكوبالت والليثيوم من أطنان البطاريات المخلفة.‏
سيقدم الباحثون أعمالهم اليوم في الاجتماع الوطني ال 252 ومعرض الجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS).

يقول (دكتور جيفري أ). كونينغهام، رئيس فريق المشروع: "لقد جاءت الفكرة أولًا من طالب كان لديه خبرة في استخراج بعض المعادن من خبث النفايات الناجم عن عمليات الصهر". ويضيف "كنا نراقب النمو الهائل في الهواتف الذكية وجميع المنتجات الأخرى التي تستخدم بطاريات قابلة لإعادة الشحن، لذلك نقلنا تركيزنا، يزداد الطلب على الليثيوم بسرعة، وأنه ليس من المستدام متابعة تعدين موارد ليثيوم الجديدة".

وعلى الرغم من أن المشكلة عالمية، تقوم الولايات المتحدة بقيادة الطريق كونها أكبر مولد للنفايات الإلكترونية وعدد المنتجات الإلكترونية التي يعاد تدويرها غير واضح وعلى الأرجح، يتجه العديد منها إلى مكب نفايات لتتحلل ببطء في البيئة أو تتجه إلى محرق ليتم حرقها، مما يؤدي إلى انبعاثات غازية سامة.
في حين توجد طرق أخرى لفصل الليثيوم والكوبالت والمعادن الأخرى، فإنها تتطلب درجات حرارة عالية ومواد كيميائية قاسية.
يقوم فريق كونينغهام بتطوير طريقة آمنة بيئياً للقيام بذلك مع كائنات موجودة في الطبيعة -الفطريات في هذه الحالة- ووضعها في بيئة حيث يمكنهم القيام بعملهم. فيشير قائلا "الفطريات تعد مصدر رخيص جدًا للأيدي العاملة".
ليقوما بالعملية، كلا من دكتور كانينغهام وفاليري هاروود بجامعة جنوب فلوريدا، يستخدمان ثلاث سلالات من الفطريات -  " .Aspergillus niger, Penicillium simplicissimum, Penicillium chrysogenum
"لقد اخترنا هذه السلالات من الفطريات لأنه لوحظ فعاليتها في استخراج المعادن من أنواع أخرى من النفايات"، كما يقول كانينغهام. وأضاف "لقد اعتبرنا أن آليات الاستخراج يجب أن تكون متشابهة، وإن كانت، فهذه الفطريات يمكن أن تعمل على استخراج الليثيوم والكوبالت من البطاريات المستهلكة".

يقوم الفريق أولًا بتفكيك البطاريات وتفريغ الكاثودات و بعد ذلك، يعرضون اللب المتبقي للفطريات.
يشرح كونينغهام قائلًا "الفطريات بطبيعتها تولد أحماض عضوية، والأحماض تعمل على انتزاع المعادن". "من خلال تفاعل الفطر، الكاثود الحمضي والمسطح، يمكننا استخراج الكوبالت والليثيوم القيم، ونحن نهدف لاستخراج تقريبًا جميع المواد الأصلية."
أظهرت النتائج حتى الآن أن استخدام حمض الأوكساليك وحمض السيتريك، وهما إثنان من الأحماض العضوية التي تنتجها الفطريات، ما يصل إلى 85%من الليثيوم و 48 % من الكوبالت من كاثود البطاريات المستهلكة يتم استخراجها.
ومع ذلك، لم يكن حمض الجلوكونيك فعالًا في استخلاص أي من المعدن.
يبقى الكوبالت والليثيوم في وسط حمضي سائل بعد التعرض للفطريات، كما يشير كانينغهام. الآن تركيزه ينصب على كيفية استخلاص العنصرين من هذا السائل.
فيقول "لدينا أفكار حول كيفية إزالة الكوبالت والليثيوم من الحمض، ولكن في هذه المرحلة، فهي تبقى أفكار".
ومع ذلك، فإن فهم عملية الاستخراج الأولي بالفطريات لا تزال تمثل خطوة كبيرة إلى الأمام.
كما يستخدم باحثون آخرون الفطريات لاستخراج المعادن من الخردة الإلكترونية، ولكن كانينغهام يعتقد أن فريقه هو الوحيد الذي يدرس التصفية الحيوية عن طريق الفطريات للبطاريات القابلة لإعادة الشحن المستهلكة.
الآن يقوم كونينغهام، هاروود وطالب الدراسات العليا ألدو لوبوس باستكشاف سلالات فطرية مختلفة، الأحماض التي تنتجها وكفاءة تلك الأحماض في استخراج المعادن من بيئات مختلفة.
ترجمة: أمنية جمال عبد الناصر