تعاني بطاريات الليثيوم أيون من مشكلة كيميائية دائمة
قد تكون بطاريات الليثيوم أيون القابلة لإعادة الشحن والمستخدمة في الأدوات اليومية والمركبات الكهربائية وتخزين الطاقة المتجددة مصدرًا متزايدًا للمواد الكيميائية “الخالية من المواد الكيميائية” التي تلوث التربة والمجاري المائية، وفقًا لدراسة جديدة. بحث تشير “المواد الكيميائية الدائمة” إلى آلاف الأنواع المختلفة من مواد البيرفلورو ألكيل والبولي فلورو ألكيل (PFAS). لعقود من الزمن، تم استخدامها لجعل المنتجات أكثر مقاومة للماء والبقع والحرارة. في الآونة الأخيرة، تم استخدام فئة فرعية معينة من PFAS تسمى ثنائي فلورو ألكيل سلفونيميد (bis-FASIs) كإلكتروليتات ومواد رابطة في بطاريات الليثيوم أيون. تظهر هذه البيس-FASIs الآن في التربة والرواسب والمياه والثلوج المحيطة بمرافق التصنيع، وفقًا لبحث نُشر أمس في مجلة Nature Communications. وجد مؤلفو الدراسة أيضًا بيس-FASIs في السوائل التي تسربت من مكبات النفايات. إنها مشكلة يمكن أن تنمو مع تحول المزيد من أجزاء حياتنا إلى كهرباء بالكامل – من السيارات إلى المنازل والمباني. يشير هذا معًا إلى بطاريات الليثيوم أيون كناقل محتمل للتلوث الكيميائي الدائم من المهد إلى اللحد. وبدون اتخاذ أي إجراء، فهذه مشكلة يمكن أن تنمو مع تحول المزيد من أجزاء حياتنا إلى كهربائية بالكامل – من السيارات إلى المنازل والمباني. تقول المؤلفة الرئيسية جينيفر جيلفو، الأستاذة المساعدة في الهندسة البيئية بجامعة تكساس للتكنولوجيا: “من المؤكد أنها ليست مخصصة لمناهضة الطاقة النظيفة أو المستدامة … إنها تهدف حقًا إلى تسليط الضوء على،” حسنًا، دعنا ندرج تقييمات المخاطر البيئية للأشياء التي نستخدمها في هذه البنية التحتية “. ويضيف بي لي فيرجسون، مؤلف دراسة آخر وأستاذ مشارك في الهندسة المدنية والبيئية بجامعة ديوك: “إنها في الأساس نقطة بداية. وما آمله هو أن يؤدي ذلك إلى مزيد من الاهتمام بهذه المركبات وغيرها من المركبات المماثلة في التطبيقات الناشئة في كل من الطاقة النظيفة وكذلك الإلكترونيات الاستهلاكية”. أخذ الباحثون عينات من المياه والرواسب والتربة من 87 موقعًا مختلفًا في مينيسوتا وكنتاكي وبلجيكا وفرنسا بين يناير وأكتوبر 2022 – مستهدفين المناطق القريبة من مصنعي المواد الكيميائية إلى الأبد بما في ذلك 3M و Arkema، من بين آخرين. وجدوا تركيزات من bis-FASIs في أجزاء من المليار (ppb) شائعة بالقرب من منشآت التصنيع. يقول جيلفو: “لا تجد ذلك هناك عادةً كتركيز خلفي”. “أجزاء من المليار هي عادةً شيء مرتبط ببعض أشكال التأثير”. للمقارنة، هذا تلوث أقل من PFAS مما قد تجده في البيئة من إطلاق رغوة مكافحة الحرائق، وفقًا لجويلفو. قد تكون مستويات PFAS في أجزاء من المليون في هذا السيناريو، أعلى بحوالي ألف مرة من تركيزات bis-FASI التي وجدتها جيلفو وزملاؤها عادةً بالقرب من الشركات المصنعة. لكن التلوث الذي وثقوه لا يزال أعلى من أوامر الحجم الحدود التي وضعتها وكالة حماية البيئة هذا العام بالنسبة لأنواع أخرى من PFAS في مياه الشرب. حد إن نسبة أربعة أجزاء لكل تريليون هي لاثنين من أكثر أنواع المواد الكيميائية شيوعًا. ولا توجد أي لوائح فيدرالية حتى الآن فيما يتعلق بمركبات bis-FASI على وجه الخصوص، والتي لم تُستخدم على نطاق واسع مثل الأنواع الأخرى من PFAS لفترة طويلة. ولأن PFAS استُخدم في كل شيء بدءًا من مقالي غير لاصقة ل تغليف الطعام, واقي القماش، و خيط تنظيف الاسنان – من المحتمل أن تكون أنواع معينة من PFAS قد دخلت بالفعل معظم مجاري الدم لدى الأميركيينلا يزال العلماء يحاولون فهم كيفية تأثير التعرض لمواد PFAS على الأشخاص، وحتى الآن لا يُعرف الكثير عن bis-FASIs على وجه التحديد. لكن الدراسات التي أجريت على الأنواع الأكثر شيوعًا من PFAS لم تسفر عن نتائج. مرتبط وتشير الأبحاث الجديدة إلى أن التعرض العالي لخطر أعلى للإصابة بأنواع معينة من السرطان، وتلف الكبد، وارتفاع نسبة الكوليسترول، وقضايا الصحة الإنجابية بما في ذلك انخفاض وزن الرضع عند الولادة. ومن المرجح أن تستمر Bis-FASIs لفترة طويلة في البيئة، ولكن من المحتمل أن يتم تنظيفها باستخدام طرق مماثلة لمعالجة أنواع أخرى من المواد الكيميائية الدائمة في مياه الشرب. ونظرًا لوجود العديد من الأنواع المختلفة من PFAS والمخاوف المتزايدة بشأن المخاطر التي تشكلها كفئة من المواد الكيميائية، يقول الباحثون إننا قد لا نريد الانتظار للعثور على مشاكل لاحقًا إذا كان بإمكاننا اتخاذ تدابير الآن لحماية الصحة والبيئة. شركة 3M، التي تواجه سلسلة من دعاوى قضائية لإنتاج PFAS على مر السنين، ملتزمون بالتخلص التدريجي من المواد الكيميائية إلى الأبد بحلول نهاية العام المقبل ومواصلة تنظيف التلوث بالقرب من منشآتها بعد ذلك. ويشمل ذلك التوقف عن تصنيع bis-FASIs، وفقًا لما ذكرته الشركة في رسالة بريد إلكتروني إلى The Verge. لم تستجب شركة Arkema على الفور لطلب التعليق من The Verge. يقول جيلفو: “أود أن أزعم أنه يجب علينا اتخاذ موقف استباقي من حيث التخفيف من الانبعاثات البيئية لـ PFAS بدلاً من الانتظار حتى نجري عقودًا من أبحاث السموم لنقول،” حسنًا، ربما يجب علينا التخفيف من هذا في مياه الشرب “. علاوة على ذلك، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون أكثر فعالية من حيث التكلفة. أكثر طلبا وقد اختبر مؤلفو الدراسة 17 بطارية مختلفة تستخدم في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والمركبات الكهربائية وغيرها واكتشفوا وجود مركبات bis-FASI في 11 منها. وبما أنه من المقدر أن حوالي 5% فقط من بطاريات الليثيوم أيون يتم إعادة تدويرها، فقد قرروا البحث بالقرب من مكبات النفايات عن مركبات bis-FASI أيضًا. وقد قاموا بتحليل عينات معملية موجودة من الرشح الذي تم جمعه من مكبات النفايات في ولاية كارولينا الشمالية ووجدوا تركيزات تقترب من نطاق الأجزاء لكل مليار. وقال أ. دانييل جونز، المدير المساعد في مركز جامعة ولاية ميشيغان لأبحاث PFAS والذي لم يشارك في البحث، في رسالة بالبريد الإلكتروني إلى The Verge: “هذه دراسة مثيرة للاهتمام للغاية من مجموعة من المحققين المؤهلين للغاية. يلفت هذا العمل الانتباه إلى مادة كيميائية PFAS مهملة في كثير من الأحيان ويشير إلى أنها تنتقل بسهولة عبر البيئة. من المهم أيضًا أن تلفت هذه الدراسة الانتباه إلى الحاجة إلى زيادة الوعي بعواقب دورات الحياة الكاملة لبطاريات الليثيوم”.
المصدر
