حتى الآن، كنتَ على درايةٍ بأنواعٍ مختلفةٍ من الأطعمة المُصنّعة بأنشطةٍ بكتيرية، لكنّ باحثين في جامعة إدنبرة يُكلّفون هذه الكائنات الدقيقة بمهامٍ جديدة. نعم، في بحثٍ حديثٍ اكتشفوا أن يمكن للبكتيريا المعدلة وراثيًا استعادة المعادن من بطاريات السيارات الكهربائية المستخدمةيدعم هذا البحث شركاؤنا مركز ابتكار التكنولوجيا الحيوية الصناعية (IBioIC) ومبادرة إعادة استخدام وتدوير بطاريات أيونات الليثيوم (ReLiB) بجامعة برمنغهام. ويهدفان معًا إلى تطبيق هذا المشروع على نطاق واسع للحد من النفايات الضخمة الناتجة عن بطاريات أيونات الليثيوم المُهملة.
خبراء التكنولوجيا الحيوية المستدامة، تحت قيادة الأستاذة لويز هورسفال في جامعة إدنبرة، يتعمقون في مفهوم مثير للاهتمام. إنهم تهدف إلى تطوير عملية إعادة تدوير تعتمد على المواد الحيوية التي تستخدم البكتيريا لاستخراج المركبات المعدنية الحيوية من بطاريات الليثيوم أيونمع استعادة وتكرير هذه العناصر الثمينة، مثل الكوبالت والمنجنيز والنيكل والليثيوم، تظهر فرصة واعدة: إنشاء سلسلة توريد رائدة داخل المملكة المتحدة لبطاريات السيارات القابلة لإعادة الشحن.
إلى تحقيق القدرة الصناعيةأطلقت حملة مركز ابتكار التكنولوجيا الحيوية الصناعية (IBioIC) يدعم المشروع. لتحسين العملية في مفاعل حيوي أكبر، يستخدم IBioIC مرافق مركز FlexBio التابع له في إدنبرة. علاوة على ذلك، جامعة إدنبرة مسبك الجينوم وقد تم استخدامه ل اختيار وتعديل البكتيريا بعناية، مما يضمن كفاءتها على نطاق أوسع.
ممول من قبل مؤسسة فاراداي، القادم إعادة استخدام وتدوير بطاريات الليثيوم أيون (ReLiB) تقود جامعة برمنغهام هذه المبادرة. هذه المبادرة جزء من جهد أكبر لتطوير علوم تخزين الطاقة الكهروكيميائية، وتطوير المهارات، وتحليل السوق، والتسويق التجاري في مراحله المبكرة في المملكة المتحدة. ويُعد هذا البحث الأخير مساهمة كبيرة في هذا المسعى.
وقال البروفيسور هورسفال، رئيس قسم التكنولوجيا الحيوية المستدامة في جامعة إدنبرة: "نقرأ غالبًا عن مبادرات تهدف إلى خفض تكاليف بطاريات السيارات الكهربائية وتحسين أدائها، ولكن مع نمو سوق النقل الأخضر، يتعين علينا أيضًا أن نفكر في ما يحدث للتكنولوجيا بمجرد أن تصبح غير صالحة للاستخدام."
"يتعلق هذا المشروع باستخدام أحدث التقنيات الحيوية المستدامة لإيجاد طرق لمواجهة هذا التحدي، وبالتالي استخراج بعض المعادن الأكثر قيمة التي يمكن إعادتها إلى القطاع في المراحل المبكرة من إنتاج المركبات." أضاف البروفيسور هورسفال:
وتابع البروفيسور قائلا: "إن عمل Edinburgh Genome Foundry لاختيار البكتيريا ذات الأداء الأفضل، جنبًا إلى جنب مع الخبرة في توسيع النطاق التي تمكنا من الوصول إليها من خلال IBioIC، يعني أننا نسير في اتجاه إيجابي نحو تحويل فكرة البحث إلى حقيقة صناعية."
طريقة عملنا
لإعادة إنشاء عملية بيولوجية طبيعيةيتم إدخال البكتيريا إلى سائل ترشيح البطارية عبر جهاز تخمير. سائل ترشيح البطارية هو السائل المتبقي بعد خطوات المعالجة الأولية. تتيح هذه التقنية للبكتيريا توليد جزيئات معدنية نانوية الحجم، مكونةً رواسب يسهل فصلها وتصفيتها من السائل المتبقي. يُجري الفريق حاليًا اختبارات على مادة مستخرجة من بطارية سيارة كهربائية مستعملة سابقًا في سيارة نيسان ليف.
انظر أيضا: تعرف على البكتيريا التي يمكنها إنقاذ الكوكب من مشكلة البلاستيك المتنامية
حاجة الساعة
مع انخفاض احتياطيات وموارد المعادن المستخدمة في البطاريات، سيتم الآن استخراج كمية كبيرة من المعادن الخام تم العثور عليها داخل البطاريات الموجودةحاليًا، تُستورد غالبية المعادن المستخدمة في بطاريات السيارات الكهربائية. ومع ذلك، وبعد أن ثبت أن البكتيريا المُهندَسة قادرة على استعادة المعادن من بطاريات السيارات الكهربائية المُستعملة، تطوير طرق إعادة التدوير البديلة، من الممكن إنشاء خط أنابيب أكثر استدامة للمواد مقره في المملكة المتحدة.
خلال النصف الأول من عام 2023، استحوذت المركبات الكهربائية على حصة كبيرة بلغت 16.9% في إجمالي سوق السيارات الجديدة، وفقًا لما ذكرته رابطة مصنعي السيارات الأوروبية (ACEA)ويضع هذا الإنجاز المملكة المتحدة بين الدول الأوروبية الرائدة من حيث مبيعات السيارات الكهربائية.
ومع استمرار توسع السوق، أصبح من الضروري تقديم مبادرات يمكنها تخفيف الضغوط المتزايدة على سلسلة التوريد والتعامل بفعالية مع التخلص السليم من البطاريات المستعملة عندما تصل إلى نهاية عمرها الافتراضي.
مدير المشاركة التجارية في IBioIC، الدكتورة ليز فليتشر، قال، "يعد هذا المشروع مثالاً رائعًا لكيفية استخدام التكنولوجيا الحيوية لجعل المنتجات والخدمات اليومية مثل السيارات والنقل أكثر استدامة."
لا أحد يرغب في رؤية بطاريات أيون الليثيوم تُرمى في مكبات النفايات، لذا من المهم استكشاف طرق مختلفة لإعادة استخدامها وتدويرها. للطريقة التي يجري تطويرها هنا قيمة مزدوجة - فبالإضافة إلى كونها طريقة خالية من البتروكيماويات للتعامل مع النفايات، يُمكنها أيضًا أن تُساعد في استعادة سلسلة توريد المعادن النادرة وتصنيع البطاريات في المستقبل. وأضاف الدكتور فليتشر:
مصدر: يمكن للبكتيريا المعدلة وراثيًا إعادة تدوير المعادن المهمة من بطاريات السيارات الكهربائية
