ربما تم التوصل أخيراً إلى حل يرضي جميع الأطراف من محبي البيئة إلى الصناعيين. فقد قام فريق من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) باقتراح طريقة جديدة تقوم على إعادة تدوير المواد من بطاريات السيارات المهملة (المصدر المحتمل للتلوث بالرصاص) إلى ألواح شمسية جديدة وطويلة الأمد والتي تزودنا بالطاقة الخالية من الانبعاثات الضارة.
بيروفيسكيت هاليدات الرصاص
بيروفيسكيت هاليدات الرصاص
تم وصف هذه الطريقة ببحث في مجلة الطاقة والعلوم البيئية Energy & Environmental Science والذي شارك بتأليفه كل من الأساتذة أنجيلا بيلتشر Angela M. Belcher وبولا هاموند Paula T. Hammond، وطالب دراسات عليا بو ين تشين Po-Yen Chen، وثلاثة آخرين. وتستند على التطورات الحديثة للخلايا الشمسية التي جعلت من استخدام مركب يسمى بيروفيسكيت perovskite (مادة معدنية mineral صيغتها CaTiO3) وعلى وجه التحديد بيروفيسكيت هاليدات الرصاص organolead halide perovskite تكنولوجيا أحرزت تقدماً سريعاً ابتداءاً من التجارب الأولية إلى الحد الذي أصبحت فيه تتنافس بجودتها تقريبا مع الأنواع الأخرى للخلايا الشمسية.
تقول بيلتشر أستاذة الطاقة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: استغرق العمل على الطريقة أقل من سنتين ابتداء من مسيرتها الأولية لغاية تحقيقها كفاءة جيدة. وبالفعل حققت الخلايا الضوئية القائمة على البيروفيسكت perovskite كفاءة تحويل للطاقة تصل لأكثر من 19% وهو قريب من العديد من الخلايا الشمسية التجارية المعتمدة على السليكون.
حدد الوصف المبدئي لتكنولوجيا البيروفسكت استخدامه للرصاص والعائق أنّه ينتج أثناء عملية تحضيره من الخامات الأولية مخلفات سامة. لكن باستخدام الرصاص المعاد تدويره من بطاريات السيارات القديمة يمكن أن تسخَّر عمليات التصنيع بدلاً من ذلك لتحويل المواد السامة الموجودة بمدافن النفايات وإعادة استخدامها في ألواح الخلايا الشمسية المستخدمة في انتاج الطاقة على مدى عقود.
المثير للدهشة أنّ مواد الألواح الضوئية تأخذ شكل طبقة رقيقة سماكتها نصف ميكرومتر فقط. ويبين تحليل الفريق أنّ الرصاص المأخوذ من بطارية سيارة واحدة ينتج من الألواح الشمسية ما يكفي لتزويد 30 عائلة بالطاقة.
تدوير البطاريات القديمة إلى خلايا شمسية
استخدام البطاريات القديمة لإنتاج خلايا شمسية
كميزة إضافية، يعتبر إنتاج الخلايا الشمسية perovskite عملية بسيطة نسبياً ونتائجها حميدة. وتقول بيلتشر “لديها ميزة كونها عملية تتم في درجات الحرارة المنخفضة، وعدد خطوات العملية منخفض مقارنة بخطوات تصنيع الخلايا الشمسية التقليدية.” ويضيف تشين: هذه العوامل تسهل عملية الحصول على الطاقة بأسعار رخيصة وعلى نطاق واسع.
تراكم البطاريات
أحد الدوافع لاستخدام الرصاص في بطاريات السيارات القديمة هو أنّ تكنولوجيا البطاريات تشهد تغييراً سريعاً، بالمقارنة مع أنواع جديدة أكثر كفاءة، مثل بطاريات ليثيوم أيون، التي استولت سريعاً على السوق. تقول بيلتشر: “وبمجرد تطور تكنولوجيا البطاريات، من المحتمل أن يتوقف استعمال أكثر من 200 مليون بطارية من بطاريات الرصاص الحمضية في الولايات المتحدة، والتي قد تسبب الكثير من القضايا البيئية”.
اليوم، كما تقول، يستخدم 90% من الرصاص المسترد من إعادة تدوير البطاريات القديمة لإنتاج بطاريات جديدة، ولكن من المرجح انخفاض سوق بطاريات الرصاص الحمضية الجديدة مع مرور الوقت تاركاً مخزوناً كبيراً من الرصاص دون وجود تطبيق واضح له.
تكون الطبقات المحتوية على الرصاص في الألواح الشمسية المصنّعة مغلفة بالكامل بغيرها من المواد، وهذا حال العديد من الألواح الشمسية المستخدمة
اليوم، مما يحد من مخاطر تلوث البيئة بالرصاص. وأخيراً عندما تنتهي صلاحية استخدام هذه الألواح يمكن ببساطة إعادة تدويرها إلى ألواح شمسية جديدة.
“إنّ عملية تغليف الرصاص مشابهة لعملية تغليف خلايا البوليمر اليوم”، ويقول تشين: “هذه التكنولوجيا يمكن شرحها بسهولة”. وتتابع الأستاذة هاموند بقولها: من المهم أن ننظر لمدة صلاحية المواد المستخدمة في أجهزة الطاقة كبيرة الحجم (التجارية) المنتشرة على نطاق واسع وهنا نؤمن بالبساطة المطلقة للنهج التي تبشر بالخير من حيث التطبيق التجاري لها.
الرصاص القديم جيد مثل الجديد!
تعتقد بيلتشر أنّ الخلايا الشمسية perovskite المعاد تدويرها سيتبناها باحثو وحدات الطاقة الشمسية، القادرين على صقل هذه التكنولوجيا لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. يوضح فريق العمل أنّ جودة الرصاص المستخرج من البطاريات القديمة والمستخدم لإنتاج الخلايا الشمسية perovskite تماماً كجودة المعادن المستحصلة حديثاً.
ويصرح الفريق أنّ بعض الشركات قد بدأت بالفعل بالإنتاج التجاري لألواح perovskite الشمسية والتي قد تتطلب مصادر جديدة من الرصاص ولأنّ هذا قد يعرض عمال المناجم ومصاهر المعادن للأبخرة السامة ستكون عملية اعادة تدوير الرصاص حل بديل وفوري.
بيروفيسكيت هاليدات الرصاص
بيروفيسكيت هاليدات الرصاص
تم وصف هذه الطريقة ببحث في مجلة الطاقة والعلوم البيئية Energy & Environmental Science والذي شارك بتأليفه كل من الأساتذة أنجيلا بيلتشر Angela M. Belcher وبولا هاموند Paula T. Hammond، وطالب دراسات عليا بو ين تشين Po-Yen Chen، وثلاثة آخرين. وتستند على التطورات الحديثة للخلايا الشمسية التي جعلت من استخدام مركب يسمى بيروفيسكيت perovskite (مادة معدنية mineral صيغتها CaTiO3) وعلى وجه التحديد بيروفيسكيت هاليدات الرصاص organolead halide perovskite تكنولوجيا أحرزت تقدماً سريعاً ابتداءاً من التجارب الأولية إلى الحد الذي أصبحت فيه تتنافس بجودتها تقريبا مع الأنواع الأخرى للخلايا الشمسية.
تقول بيلتشر أستاذة الطاقة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: استغرق العمل على الطريقة أقل من سنتين ابتداء من مسيرتها الأولية لغاية تحقيقها كفاءة جيدة. وبالفعل حققت الخلايا الضوئية القائمة على البيروفيسكت perovskite كفاءة تحويل للطاقة تصل لأكثر من 19% وهو قريب من العديد من الخلايا الشمسية التجارية المعتمدة على السليكون.
حدد الوصف المبدئي لتكنولوجيا البيروفسكت استخدامه للرصاص والعائق أنّه ينتج أثناء عملية تحضيره من الخامات الأولية مخلفات سامة. لكن باستخدام الرصاص المعاد تدويره من بطاريات السيارات القديمة يمكن أن تسخَّر عمليات التصنيع بدلاً من ذلك لتحويل المواد السامة الموجودة بمدافن النفايات وإعادة استخدامها في ألواح الخلايا الشمسية المستخدمة في انتاج الطاقة على مدى عقود.
المثير للدهشة أنّ مواد الألواح الضوئية تأخذ شكل طبقة رقيقة سماكتها نصف ميكرومتر فقط. ويبين تحليل الفريق أنّ الرصاص المأخوذ من بطارية سيارة واحدة ينتج من الألواح الشمسية ما يكفي لتزويد 30 عائلة بالطاقة.
تدوير البطاريات القديمة إلى خلايا شمسية
استخدام البطاريات القديمة لإنتاج خلايا شمسية
كميزة إضافية، يعتبر إنتاج الخلايا الشمسية perovskite عملية بسيطة نسبياً ونتائجها حميدة. وتقول بيلتشر “لديها ميزة كونها عملية تتم في درجات الحرارة المنخفضة، وعدد خطوات العملية منخفض مقارنة بخطوات تصنيع الخلايا الشمسية التقليدية.” ويضيف تشين: هذه العوامل تسهل عملية الحصول على الطاقة بأسعار رخيصة وعلى نطاق واسع.
تراكم البطاريات
أحد الدوافع لاستخدام الرصاص في بطاريات السيارات القديمة هو أنّ تكنولوجيا البطاريات تشهد تغييراً سريعاً، بالمقارنة مع أنواع جديدة أكثر كفاءة، مثل بطاريات ليثيوم أيون، التي استولت سريعاً على السوق. تقول بيلتشر: “وبمجرد تطور تكنولوجيا البطاريات، من المحتمل أن يتوقف استعمال أكثر من 200 مليون بطارية من بطاريات الرصاص الحمضية في الولايات المتحدة، والتي قد تسبب الكثير من القضايا البيئية”.
اليوم، كما تقول، يستخدم 90% من الرصاص المسترد من إعادة تدوير البطاريات القديمة لإنتاج بطاريات جديدة، ولكن من المرجح انخفاض سوق بطاريات الرصاص الحمضية الجديدة مع مرور الوقت تاركاً مخزوناً كبيراً من الرصاص دون وجود تطبيق واضح له.
تكون الطبقات المحتوية على الرصاص في الألواح الشمسية المصنّعة مغلفة بالكامل بغيرها من المواد، وهذا حال العديد من الألواح الشمسية المستخدمة
اليوم، مما يحد من مخاطر تلوث البيئة بالرصاص. وأخيراً عندما تنتهي صلاحية استخدام هذه الألواح يمكن ببساطة إعادة تدويرها إلى ألواح شمسية جديدة.
“إنّ عملية تغليف الرصاص مشابهة لعملية تغليف خلايا البوليمر اليوم”، ويقول تشين: “هذه التكنولوجيا يمكن شرحها بسهولة”. وتتابع الأستاذة هاموند بقولها: من المهم أن ننظر لمدة صلاحية المواد المستخدمة في أجهزة الطاقة كبيرة الحجم (التجارية) المنتشرة على نطاق واسع وهنا نؤمن بالبساطة المطلقة للنهج التي تبشر بالخير من حيث التطبيق التجاري لها.
الرصاص القديم جيد مثل الجديد!
تعتقد بيلتشر أنّ الخلايا الشمسية perovskite المعاد تدويرها سيتبناها باحثو وحدات الطاقة الشمسية، القادرين على صقل هذه التكنولوجيا لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. يوضح فريق العمل أنّ جودة الرصاص المستخرج من البطاريات القديمة والمستخدم لإنتاج الخلايا الشمسية perovskite تماماً كجودة المعادن المستحصلة حديثاً.
ويصرح الفريق أنّ بعض الشركات قد بدأت بالفعل بالإنتاج التجاري لألواح perovskite الشمسية والتي قد تتطلب مصادر جديدة من الرصاص ولأنّ هذا قد يعرض عمال المناجم ومصاهر المعادن للأبخرة السامة ستكون عملية اعادة تدوير الرصاص حل بديل وفوري.
0 التعليقات :
إرسال تعليق