ایده ساخت باتری‌های دوستدار محیط‌زیست
هفته گذشته برندگان جایزه نوبل امسال معرفی شدند و نوبل شیمی 2019 به سازندگان باتری‌های لیتیوم یون رسید؛ باتری‌های قابل شارژی كه امروزه در كاربردهای مختلفی از گوشی تلفن همراه و تبلت و لپ‌تاپ گرفته تا سامانه برق ایستگاه فضایی بین‌المللی و ماهواره‌ها و فضاپیماها كاربرد دارند. همچنین این باتری‌ها نقش مهمی برای استفاده از انرژی‌های سبز دارند و در خودروهای برقی یا برای ذخیره‌سازی انرژی تولیدشده از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی و بادی به كار می‌روند. هرچند باتری‌های لیتیوم یون مزایای قابل‌توجهی نسبت به نسل‌های پیشین باتری‌ها دارند، اما استخراج روزافزون لیتیوم برای ساخت آنها نگرانی‌های زیست‌محیطی ایجاد كرده است. به همین دلیل پژوهشگران در حال تحقیق برای ساختن باتری‌هایی هستند كه با محیط‌زیست سازگاری بهتری داشته باشند. به تازگی گروهی از پژوهشگران سوئدی و اسلوونیایی ایده باتری‌های جدید قابل شارژ آلومینیومی را مطرح كرده‌اند كه ارزان‌تر از باتری‌های لیتیوم یون تولید می‌شوند و بیشتر دوستدار محیط‌زیست هستند.
تقاضا برای لیتیوم به‌طور فزاینده‌ای در حال افزایش است به طوری كه قیمت این فلز قلیایی از سال 1395 تا 1397 دو برابر شد! ظرفیت باتری‌های لیتیوم یون تولید شده در سال 1396/ 2017 معادل 100 گیگا وات-ساعت انرژی الكتریكی بوده است و پیش‌بینی می‌شود طی یك دهه یعنی تا سال 1406/2027 به 800 گیگا وات-ساعت برسد. فرآیندهای صنعتی تولید لیتیوم، آب بسیار زیادی مصرف كرده و همچنین آلودگی‌های شیمیایی زیست‌محیطی ایجاد می‌كند. در آمریكای لاتین منطقه‌ای وجود دارد كه به آن مثلث لیتیوم می‌گویند و قسمت‌هایی از آرژانتین، بولیوی و شیلی را در بر می‌گیرد.
بیش از نصف ذخایر لیتیوم جهان در این منطقه قرار دارد كه اتفاقا از خشك‌ترین مناطق جهان هم هست. در این منطقه خشك و كم آب برای تولید هر تن لیتیوم نزدیك به دو میلیون لیتر آب مصرف می‌شود كه اثرات زیست‌محیطی جدی بر آن منطقه می‌گذارد. نمونه دیگر معادن آلاینده لیتیوم چین است. سال 1395 صدها نفر در یكی از شهرهای استان سیچوان در كشور چین ماهی‌های مرده رودخانه‌ای را برای اعتراض به وضعیت زیست‌محیطی به خیابان ریختند. این ماهی‌ها به دلیل نشت مواد شیمیایی به رودخانه در اثر فعالیت‌های یك معدن لیتیوم تلف شدند. نگرانی‌های زیست‌محیطی باعث شده بسیاری هشدار بدهند كه اگر استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر نیازمند لیتیوم بیشتری باشد آن وقت دیگر این انرژی‌ها سبز نیستند بلكه خود یك تهدید به شمار می‌آیند.
پژوهشگران دانشگاه چالمرز سوئد و موسسه ملی شیمی اسلوونی در حال تحقیق روی باتری‌های قابل شارژ نوین آلومینیومی هستند كه مزایایی نسبت به باتری‌های لیتیوم یون دارند. آلومینیوم ارزان‌تر و فراوان‌تر از لیتیوم است، استخراج آن راحت‌تر و با آلودگی زیست‌محیطی كمتری انجام می‌شود و بازیافت آن هم آسان‌تر است. همچنین باتری‌های آلومینیومی در مقایسه با باتری‌های لیتیومی دو برابر انرژی در خود ذخیره می‌كنند. این یعنی با مصرف فلز كمتر و با باتری‌های كوچك‌تر می‌توان انرژی الكتریكی بیشتری را ذخیره كرد. در گذشته مشكل استفاده از آلومینیوم در باتری‌ها نبود ماده مناسب برای استفاده به عنوان آند یا همان قطب منفی باتری بود. باتری‌های آلومینیومی قدیمی از گرافیت برای آند استفاده می‌كردند كه كارایی مناسبی ندارد. اكنون این پژوهشگران نوعی ماده آلی با ساختار نانو تولید كرده‌اند كه می‌توان آن را برای الكترود قطب منفی در كنار آلومینیوم به خوبی به كار برد. در صورت توسعه و تجاری شدن، این نوع باتری می‌تواند جایگزین بسیار مناسبی برای باتری‌های لیتیوم یون باشد. كسی چه می‌داند، شاید چند دهه بعد مطرح‌كنندگان ایده این نوع باتری برندگان جایزه نوبل باشند!
منابع: ScienceDaily و Wired
