Τα ηλεκτρικά οχήματα γίνονται ολοένα και πιο συνηθισμένα στους δρόμους της Σκωτίας, αλλά η ισχύς που χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία τους προκαλεί περιβαλλοντικές ανησυχίες.
Επί του παρόντος βρίσκονται σε εξέλιξη εργασίες για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο τα κατασκευασμένα βακτήρια θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανάκτηση κρίσιμων μετάλλων από τις μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων. Αυτό θα ήταν μια σημαντική ανακάλυψη στην ανακύκλωση που βασίζεται σε βιολογικά προϊόντα.
Ειδικοί σε θέματα βιώσιμης βιοτεχνολογίας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου ερευνούν την ιδέα της χρήσης βακτηρίων για την εξαγωγή μεταλλικών ενώσεων από μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Μόλις εξαχθούν και υποστούν επεξεργασία, πολύτιμα στοιχεία όπως το κοβάλτιο, το μαγγάνιο, το νικέλιο και το λίθιο θα μπορούσαν να τροφοδοτηθούν σε μια νέα αλυσίδα εφοδιασμού στο Ηνωμένο Βασίλειο για την παραγωγή περισσότερων επαναφορτιζόμενων μπαταριών οχημάτων.
Παρόμοια χρήση μικροοργανισμών λαμβάνει χώρα στην εξόρυξη για την εξαγωγή πολύτιμων μετάλλων από μεταλλεύματα. Και βακτήρια έχουν χρησιμοποιηθεί για την ανάκτηση υλικών από ηλεκτρονικά απόβλητα όπως πλακέτες κυκλωμάτων, ηλιακούς συλλέκτες και από μολυσμένο νερό.
Ωστόσο, ο εντοπισμός των κατάλληλων βακτηρίων για την αποτελεσματική καταπολέμηση των μπαταριών ιόντων λιθίου και η εφαρμογή της διαδικασίας στη λύση που τελικά οδηγεί σε μια πλημμύρα άχρηστων μπαταριών ηλεκτρικών αυτοκινήτων θα ήταν ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που σχετίζονται με τη μετάβαση στην πράσινη οδήγηση.
Θα μπορούσε επίσης να είναι πολύ προσοδοφόρα: Καθώς οι μπαταρίες των πρώτων ηλεκτρικών οχημάτων φτάνουν στο τέλος της εκτιμώμενης 10ετούς διάρκειας ζωής τους, βρίσκεται σε εξέλιξη ένας αγώνας δρόμου μεταξύ των εταιρειών τεχνολογίας για την εύρεση αποτελεσματικών τρόπων ανακύκλωσής τους.
Οι μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων δεύτερης ζωής μπορούν να χρησιμοποιηθούν για σταθερή αποθήκευση ενέργειας σε γραφεία και εμπορικούς χώρους – αν και η χρήση σε σπίτια εγείρει ανησυχίες για την ασφάλεια – αλλά η εύρεση τρόπου εξαγωγής των σπάνιων μετάλλων και χρήσης τους θεωρείται πολύ καλύτερη επιλογή για επαναχρησιμοποίηση, βοηθώντας στην αποφύγετε την περαιτέρω αποσυναρμολόγηση και εκτροπή παλιών μπαταριών από τους χώρους υγειονομικής ταφής.
Στη Χιλή, όπου τεράστιες ποσότητες λιθίου στον κόσμο βρίσκονται κάτω από την έρημο Atacama, η εντατική διαδικασία εξόρυξης λιθίου έχει ασκήσει πίεση στους ντόπιους και τα οικοσυστήματα και κατηγορείται για την αποξήρανση των φυσικών υδάτινων οδών, επηρεάζοντας τις κοινότητες και την άγρια ζωή.
Ενώ το νικέλιο που βρίσκεται στα δύο τρίτα των μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων προέρχεται από τα τροπικά δάση της Ινδονησίας, δημιουργεί επίσης περιβαλλοντικές ανησυχίες εκεί.
Το Κέντρο Καινοτομίας Βιομηχανικής Βιοτεχνολογίας (IBioIC) υποστηρίζει το έργο του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου για την επίτευξη βιομηχανικής ικανότητας χρησιμοποιώντας τις εγκαταστάσεις του στο FlexBio Center και τη βελτίωση της διαδικασίας σε έναν μεγαλύτερο βιοαντιδραστήρα.
Εν τω μεταξύ, τα βακτήρια έχουν επιλεγεί και χειραγωγηθεί χρησιμοποιώντας το Εδιμβούργο Genome Foundry στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου για να διασφαλιστεί η αποτελεσματικότητά τους σε μεγάλη κλίμακα.
Χρησιμοποιώντας έναν ζυμωτήρα, βακτήρια προστίθενται στο ξέπλυμα της μπαταρίας – το υγρό που παραμένει μετά τα αρχικά στάδια επεξεργασίας – για την προσομοίωση μιας φυσικής βιολογικής αντίδρασης.
Τα βακτήρια παράγουν σωματίδια νανοκλίμακας των μεταλλικών ενώσεων, τα οποία δημιουργούν ένα ίζημα που μπορεί να διαχωριστεί από το υπόλοιπο υγρό και να φιλτραριστεί.
Οι δοκιμές πραγματοποιούνται χρησιμοποιώντας υλικό που ανακτήθηκε από μπαταρία ηλεκτρικού οχήματος που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως σε Nissan Leaf.
Η καθηγήτρια Louise Horsfall ηγείται της ερευνητικής ομάδας στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου (Εικόνα: Συνεισφορά)
Η τελευταία έρευνα αποτελεί μέρος της ευρύτερης πρωτοβουλίας Reuse and Recycling of Lithium-Ion Batteries (ReLiB), με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Birmingham και χρηματοδοτούμενη από το Faraday Institution – το ανεξάρτητο ινστιτούτο του Ηνωμένου Βασιλείου για την επιστήμη της ηλεκτροχημικής αποθήκευσης ενέργειας, την ανάπτυξη δεξιοτήτων και την ανάλυση αγοράς. και πρώιμη εμπορευματοποίηση.
Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Ένωση Κατασκευαστών Αυτοκινήτων (ACEA), τα ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία αντιπροσώπευαν το 16,1% όλων των νέων αυτοκινήτων μεταξύ Ιανουαρίου και Ιουνίου 2023, βάζοντας το Ηνωμένο Βασίλειο μεταξύ των δέκα κορυφαίων ευρωπαϊκών χωρών για πωλήσεις ηλεκτρικών οχημάτων.
Ενώ η κυβέρνηση του Ηνωμένου Βασιλείου έχει επιβεβαιώσει ότι το 80% των πωλήσεων νέων αυτοκινήτων πρέπει να είναι πλήρως ηλεκτρικά ή κάποια άλλη εναλλακτική έως το 2030, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων αντιμετωπίζουν υψηλές χρεώσεις για οποιονδήποτε βενζινοκινητήρα ή ντίζελ που υπερβαίνει αυτό το όριο.
Η αυξανόμενη αγορά και τα μειωμένα αποθέματα μετάλλων που χρησιμοποιούνται στις μπαταρίες είναι πιθανό να πυροδοτήσουν έναν αγώνα δρόμου για λύσεις για την εξεύρεση νέων τρόπων αντιμετώπισης των άχρηστων μπαταριών καθώς φτάνουν στο τέλος της ωφέλιμης ζωής τους.
Καθώς τα περισσότερα μέταλλα 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, η οποία ηγείται της έρευνας, είπε: «Συχνά διαβάζουμε για πρωτοβουλίες για τη μείωση του κόστους των μπαταριών για τα ηλεκτρικά οχήματα και τη βελτίωση της απόδοσής τους, αλλά καθώς μεγαλώνει η αγορά πράσινων μεταφορών, πρέπει επίσης να σκεφτούμε τι συμβαίνει με την τεχνολογία όταν δεν είναι πλέον χρησιμοποιήσιμη.
«Αυτό το έργο αφορά τη χρήση βιώσιμης βιοτεχνολογίας αιχμής για την εύρεση τρόπων για να ξεπεραστεί αυτή η πρόκληση και με τη σειρά της να ανακτηθούν μερικά από τα πιο πολύτιμα μέταλλα που μπορούν να ανατροφοδοτηθούν στον κλάδο στα πρώτα στάδια της παραγωγής οχημάτων.
«Το έργο του Edinburgh Genome Foundry στην επιλογή των βακτηρίων με τις καλύτερες επιδόσεις, σε συνδυασμό με την τεχνογνωσία που είχαμε πρόσβαση μέσω του IBioIC, σημαίνει ότι βρισκόμαστε σε μια θετική πορεία για να μετατρέψουμε την ερευνητική ιδέα σε βιομηχανική πραγματικότητα».
Η IBioIC ιδρύθηκε 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 τζίρου και 4.000 άμεσους εργαζομένους έως το 2025 για τη βιομηχανία στη Σκωτία.
Ο Δρ. Η 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 πιο βιώσιμα καθημερινά προϊόντα και υπηρεσίες, όπως τα αυτοκίνητα και οι μεταφορές».
«Κανείς δεν θέλει οι μπαταρίες ιόντων λιθίου να καταλήγουν σε χωματερές. Γι’ αυτό είναι σημαντικό να εξερευνήσετε διαφορετικούς τρόπους επαναχρησιμοποίησης και ανακύκλωσής τους.
«Η μέθοδος που αναπτύχθηκε εδώ έχει διπλή αξία – όχι μόνο παρέχει έναν τρόπο χωρίς πετροχημικά για την εξάλειψη των αποβλήτων, αλλά θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην αναδιάρθρωση της αλυσίδας εφοδιασμού για σπάνια μέταλλα και τη μελλοντική κατασκευή μπαταριών».