Τα ηλεκτρικά οχήματα είναι ολοένα και πιο συνηθισμένα στους δρόμους της Σκωτίας, αλλά η ενέργεια που τα τροφοδοτεί έχει προκαλέσει περιβαλλοντικό πονοκέφαλο.
Τώρα γίνονται προσπάθειες για να διερευνηθεί πώς τα κατασκευασμένα βακτήρια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάκτηση κρίσιμων μετάλλων από τις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων, κάτι που θα ήταν μια σημαντική πρόοδος στην ανακύκλωση με βιολογική βάση.
Εμπειρογνώμονες βιώσιμης βιοτεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου διερευνούν την ιδέα που θα δει βακτήρια να χρησιμοποιούνται για την εξαγωγή μεταλλικών ενώσεων από μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Μόλις ανακτηθούν και υποβληθούν σε επεξεργασία, πολύτιμα στοιχεία όπως το κοβάλτιο, το μαγγάνιο, το νικέλιο και το λίθιο θα μπορούσαν στη συνέχεια να τροφοδοτήσουν μια νέα αλυσίδα εφοδιασμού με έδρα το Ηνωμένο Βασίλειο για την παραγωγή περισσότερων επαναφορτιζόμενων μπαταριών για οχήματα.
Παρόμοια χρήση μικροοργανισμών χρησιμοποιείται στη βιομηχανία εξόρυξης για την εξαγωγή πολύτιμων μετάλλων από μεταλλεύματα. Και βακτήρια έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάκτηση ηλεκτρονικών απορριμμάτων, όπως πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων, ηλιακούς συλλέκτες και μολυσμένο νερό.
Ωστόσο, ο εντοπισμός των κατάλληλων βακτηρίων για την αποτελεσματική καταπολέμηση των μπαταριών ιόντων λιθίου και η εφαρμογή της διαδικασίας σε ό,τι θα γίνει τελικά πλεόνασμα μπαταριών που χρησιμοποιούνται για ηλεκτρικά οχήματα θα έλυνε ένα από τα κύρια προβλήματα που συνδέονται με τη στροφή σε φιλικά προς το περιβάλλον αυτοκίνητα.
Θα μπορούσε επίσης να είναι δυνητικά πολύ κερδοφόρο: Καθώς το πρώτο κύμα μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων αρχίζει να φτάνει στο τέλος της εκτιμώμενης ωφέλιμης ζωής τους 10 ετών, ο αγώνας μεταξύ των εταιρειών τεχνολογίας βρίσκεται σε εξέλιξη για να βρουν αποτελεσματικούς τρόπους ανακύκλωσής τους.
Οι μπαταρίες EV δεύτερης ζωής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για σταθερή αποθήκευση ενέργειας σε γραφεία και εμπορικούς χώρους – αν και η οικιακή χρήση έχει εγείρει ανησυχίες για την ασφάλεια – αλλά η εύρεση τρόπου εξαγωγής των σπάνιων μετάλλων και επαναχρησιμοποίησής τους θεωρείται πολύ καλύτερη επιλογή, συμβάλλοντας στην αποφυγή της συνεχιζόμενης εξόρυξης και εκτροπή παλιών μπαταριών από χωματερές.
Στη Χιλή, όπου μεγάλες ποσότητες λιθίου στον κόσμο βρίσκονται κάτω από την έρημο Ατακάμα, η εντατική διαδικασία εξόρυξης λιθίου έχει ασκήσει πίεση στους τοπικούς πληθυσμούς και τα οικοσυστήματα και έχει κατηγορηθεί ότι προκάλεσε την ξήρανση των φυσικών υδάτινων οδών, επηρεάζοντας τις υδάτινες οδούς, τις κοινότητες και την άγρια ζωή .
Αν και το νικέλιο στα δύο τρίτα των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων εξάγεται από τα τροπικά δάση της Ινδονησίας, αυτό δημιουργεί επίσης περιβαλλοντικά προβλήματα.
Το Κέντρο Καινοτομίας Βιομηχανικής Βιοτεχνολογίας (IBioIC) υποστηρίζει το έργο του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου για την επίτευξη βιομηχανικής ικανότητας χρησιμοποιώντας εγκαταστάσεις στο κέντρο του FlexBio για τη βελτίωση της διαδικασίας σε έναν μεγαλύτερο βιοαντιδραστήρα.
Εν τω μεταξύ, τα βακτήρια επιλέχθηκαν και κατασκευάστηκαν με χρήση του Edinburgh Genome Foundry, που εδρεύει στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, για να διασφαλιστεί ότι είναι αποτελεσματικά σε κλίμακα.
Χρησιμοποιώντας έναν ζυμωτήρα, τα βακτήρια προστίθενται στο ξέπλυμα της μπαταρίας – το υγρό που παραμένει μετά τα αρχικά στάδια επεξεργασίας – για την προσομοίωση μιας φυσικής βιολογικής αντίδρασης.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, τα βακτήρια παράγουν νανομετρικά σωματίδια μεταλλικών ενώσεων, με αποτέλεσμα ένα ίζημα που μπορεί να διαχωριστεί και να φιλτραριστεί από το υπολειμματικό υγρό.
Οι δοκιμές πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας υλικό που ανακτήθηκε από μια μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως σε ένα Nissan Leaf.
Η καθηγήτρια Louise Horsfall ηγείται της ερευνητικής ομάδας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου (Εικόνα: Συνεισφορά)
Η πιο πρόσφατη έρευνα αποτελεί μέρος της ευρύτερης πρωτοβουλίας Reuse and Recycling of Lithium-ion Batteries (ReLiB), με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ και χρηματοδοτείται από το Faraday Institution – το ανεξάρτητο ινστιτούτο του Ηνωμένου Βασιλείου για την επιστήμη της ηλεκτροχημικής αποθήκευσης ενέργειας, ανάπτυξη δεξιοτήτων ανάπτυξης, ανάλυση αγοράς και εμπορευματοποίηση σε πρώιμο στάδιο.
Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Ένωση Κατασκευαστών Αυτοκινήτων (ACEA), τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία αντιπροσώπευαν το 16,1% του συνόλου των νέων αυτοκινήτων μεταξύ Ιανουαρίου και Ιουνίου 2023, καθιστώντας το Ηνωμένο Βασίλειο μία από τις δέκα κορυφαίες ευρωπαϊκές χώρες σε πωλήσεις EV.
Αν και η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου έχει επιβεβαιώσει ότι το 80% των πωλήσεων νέων οχημάτων έως το 2030 πρέπει να είναι πλήρως ηλεκτρικά ή άλλη εναλλακτική, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αντιμετωπίζουν υψηλές χρεώσεις για κάθε κινητήρα βενζίνης ή ντίζελ που υπερβαίνει αυτό το όριο.
Η αυξανόμενη αγορά και τα μειωμένα αποθέματα μετάλλων που χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες πιθανότατα θα τροφοδοτήσουν έναν αγώνα δρόμου για λύσεις για την εξεύρεση νέων τρόπων αντιμετώπισης των απορριμμάτων μπαταριών καθώς φτάνουν στο τέλος της ωφέλιμης ζωής τους.
Αν και η πλειονότητα των μετάλλων που χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων εισάγονται επί του παρόντος, η ανάπτυξη εναλλακτικών οδών ανακύκλωσης θα μπορούσε να ανοίξει έναν αγωγό πιο βιώσιμων υλικών στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Η καθηγήτρια Louise Horsfall, πρόεδρος βιώσιμης βιοτεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου που ηγείται της έρευνας, είπε: «Συχνά διαβάζουμε για πρωτοβουλίες για τη μείωση του κόστους των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων και τη βελτίωση της απόδοσής τους, αλλά καθώς μεγαλώνει η αγορά των πράσινων μεταφορών, πρέπει επίσης να εξετάσουμε τι συμβαίνει με την τεχνολογία όταν δεν είναι πλέον κατάλληλη για χρήση.
«Αυτό το έργο αφορά τη χρήση βιώσιμης βιοτεχνολογίας αιχμής για την εύρεση τρόπων αντιμετώπισης αυτής της πρόκλησης και, με τη σειρά του, την εξαγωγή ορισμένων από τα πιο πολύτιμα μέταλλα που μπορούν να επιστρέψουν στη βιομηχανία στα πρώτα στάδια της παραγωγής οχημάτων.
«Το έργο του Edinburgh Genome Foundry για την επιλογή των βακτηρίων με τις καλύτερες επιδόσεις, σε συνδυασμό με τη διευρυμένη τεχνογνωσία που είχαμε πρόσβαση μέσω του IBioIC, σημαίνει ότι κινούμαστε σε θετική κατεύθυνση για να μετατρέψουμε την ερευνητική ιδέα σε βιομηχανική πραγματικότητα. ”
Το IBioIC δημιουργήθηκε το 2014 για να τονώσει την ανάπτυξη της Βιομηχανικής Βιοτεχνολογίας (IB) στη Σκωτία. Αποτελεί βασικό μοχλό του Εθνικού Σχεδίου της Σκωτίας για τη Βιομηχανική Βιοτεχνολογία, το οποίο πρόσφατα έθεσε νέο στόχο 1,2 δισεκατομμυρίων λιρών σε σχετικό κύκλο εργασιών και 4.000 άμεσων εργαζομένων έως το 2025 για τη βιομηχανία στη Σκωτία.
Η Dr Liz Fletcher, Διευθύντρια Επιχειρηματικής Δέσμευσης στο IBioIC, δήλωσε: «Αυτό το έργο είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο η βιοτεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να γίνουν καθημερινά προϊόντα και υπηρεσίες, όπως τα αυτοκίνητα και οι μεταφορές, πιο βιώσιμα.
«Κανείς δεν θέλει οι μπαταρίες ιόντων λιθίου να καταλήγουν σε χώρους υγειονομικής ταφής, επομένως είναι σημαντικό να εξερευνήσουμε διαφορετικούς τρόπους επαναχρησιμοποίησης και ανακύκλωσής τους.
«Η μέθοδος που αναπτύσσεται εδώ έχει διπλή αξία – καθώς είναι ένας τρόπος χωρίς πετροχημικά για την αντιμετώπιση των απορριμμάτων, θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην «αναδιάρθρωση» της αλυσίδας εφοδιασμού για σπάνια μέταλλα και μελλοντική κατασκευή μπαταριών».