లిథియం: ఎలక్ట్రిక్ కార్లలో వాడే బ్యాటరీలతో భవిష్యత్తులో ఎదురయ్యే సవాళ్లు ఏంటి? వాటిని రీసైక్లింగ్ చేయడం సాధ్యమా?

రొద పెడుతూ, పొగ వెదజల్లుతూ శిలాజ ఇంధనాలతో నడిచే వాహనాల స్థానంలో విద్యుత్‌తో నడిచే వాహనాలు క్రమంగా పెరుగుతున్నాయి. ముక్కు పుటాలదరగొట్టేలా కంపు కొట్టే గ్యాస్ స్టేషన్ల స్థానంలోనూ ఇక విద్యుత్ చార్జింగ్ స్టేషన్లు రానున్నాయి. అవి వాహనాల బ్యాటరీలలో శక్తి నింపనున్నాయి.

విద్యుత్‌మయమయ్యే ఇలాంటి భవిష్యత్ మీరు అనుకుంటున్న కంటే తక్కువ రోజుల్లోనే రానుంది. 2035 నాటికి గ్యాస్‌తో నడిచే వాహనాల విక్రయాన్ని పూర్తిగా ఆపేసేలా ప్రణాళికలు రచిస్తున్నట్లు 'జనరల్ మోటార్స్' ఇటీవలే ప్రకటించింది.

తాము కూడా 2033 నాటికి గ్యాస్ ఆధారిత వాహనాల విక్రయం ఆపేస్తామని ఆడీ సంస్థ చెబుతోంది.

మరికొన్ని వాహన తయారీ సంస్థలూ ఇదే దారిలో ప్రయాణిస్తామంటున్నాయి.

మరోవైపు 2040 నాటికి ప్రపంచంలోని పాసింజర్ వెహికిల్స్‌లో మూడింట రెండొంతులు విద్యుత్ వాహనాలే ఉంటాయని 'బ్లూమ్‌బర్గ్ ఎన్ఈఎఫ్' అంచనా వేస్తోంది.

బ్యాటరీ స్టోరేజ్ సాంకేతికతలు అభివృద్ధి చెందుతుండడంతో గ్రిడ్ స్థాయి విద్యుత్ నిల్వ వ్యవస్థలూ ప్రపంచవ్యాప్తంగా పెరుగుతున్నాయి.

సుస్థిర ఇంధనాలకు, రోడ్డు రవాణా వ్యవస్థకు ఇది సరైన మార్గంగా అనిపిస్తున్నప్పటికీ ఇందులోనూ ఒక సమస్య ఉంది. ప్రస్తుతం ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలలో ఎక్కువగా లిథియం అయాన్ బ్యాటరీలు వినియోగిస్తున్నారు. కానీ, ఇవి రీసైకిల్ చేయడానికి ఏమాత్రం అనుకూలం కావు.

సాధారణ బ్యాటరీలను రీసైకిల్ చేయడానికి ఉపయోగించే పద్ధతులు లిథియం బ్యాటరీల విషయంలో పనిచేయవు.

లిథియం బ్యాటరీలు సాధారణ బ్యాటరీల కంటే పెద్దవిగా ఉంటాయి. వీటి నిర్మాణం సంక్లిష్టంగా ఉండడమే కాకుండా రీసైక్లింగ్‌లో ఏమాత్రం తేడా జరిగినా ప్రమాదాలకూ కారణం కావొచ్చు.

సాధారణంగా రీసైక్లింగ్ ప్లాంట్లలో బ్యాటరీ భాగాలు చూర్ణం చేస్తారు. ఆ చూర్ణాన్ని అలాగే కరిగించడం(పైరోమెటలర్జీ) కానీ, యాసిడ్‌లో కరిగించడం(హైడ్రో మెటలర్జీ) కానీ చేస్తారు.

కానీ లిథియం బ్యాటరీలను అలా చేయడం సాధ్యం కాదు. అందులో చాలా భాగాలుంటాయి. వాటిని సక్రమంగా వేరు చేయలేకపోతే పేలిపోతాయి.

''ప్రస్తుతం లిథియం బ్యాటరీల సైక్లింగ్ ప్రతి భాగాన్నీ చిన్న ముక్కలుగా మార్చి... సంక్లిష్ట మిశ్రమాన్ని శుద్ధి చేస్తున్నారు. కానీ, ఈ రీసైక్లింగ్‌లో తిరిగి ఉపయోగించడానికి పనికొచ్చే ఉత్పత్తుల విలువ కంటే రీసైక్లింగ్ ప్రక్రియకు అయ్యే ఖర్చు చాలా ఎక్కువ'' అని లీసెష్టర్ యూనివర్సిటీ ఫిజకల్ కెమిస్ట్ ఆండ్రూ అబాట్ చెప్పారు.

తవ్వితీసి లిథియం ఉత్పత్తి చేయడం కంటే ఈ రీసైకిలింగ్‌కు ఎక్కువ ఖర్చవుతుంది. లిథియం బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్ సాంకేతికత ఇంకా పూర్తిస్థాయిలో లేకపోవడం, ఖర్చు అధికంగా ఉండడం వల్ల ప్రపంచంలోని 5 శాతం లిథియం బ్యాటరీలు మాత్రమే రీసైక్లింగ్ అవుతున్నాయి.

లిథియం బ్యాటరీలో వాడే అనేక లోహాల మైనింగ్ కోసం వనరుల అవసరం ఎక్కువే. ఒక టన్ను లిథియం తవ్వాలంటే 5 లక్షల గ్యాలన్ల(సుమారు 22,73,000 లీటర్ల) నీరు అవసరం. చిలీలోని అటకామా ఉప్పు కయ్యలలో లిథియం తవ్వకాల వెనుక అనేక పర్యావరణ చిక్కులున్నాయి. మైనింగ్ వల్ల చెట్లు తగ్గిపోవడం, పగటి ఉష్ణోగ్రతలు పెరగడం, నేషనల్ రిజర్వ్ ప్రాంతాలలో కరవు పరిస్థితులు ఏర్పడడం వంటి పర్యావరణ సమస్యలున్నాయి.

ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల వల్ల వాటి జీవిత కాలంలో కర్బన ఉద్గారాలు భారీగా తగ్గినా ఆ వాహనాలలో వాడే బ్యాటరీల తయారీ ప్రక్రియ పర్యావరణ నష్టాలతోనే మొదలవుతుంది.

ఒక పదేళ్లు, అంతకంటే ఎక్కువ కాలం తరువాత వాడేసిన కోట్ల లిథియం బ్యాటరీలను సమర్థంగా రీసైకిల్ చేస్తే అది ఇంధన వ్యయాన్ని తటస్థం చేయడానికి తోడ్పడుతుంది.

లిథియం బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్‌కు పర్యావరణ అనుకూల, మిత వ్యయ, సులభ పద్ధతుల కోసం ప్రయత్నాలు జరుగుతున్నాయి.

'''ఈ బ్యాటరీలలో ఉపయోగించే లిథియం, కోబాల్ట్, నికెల్ మైనింగ్, శుద్ధికి చాలా ఇంధనం ఖర్చవుతుంది. ఈ బ్యాటరీలను వాడిపడేసేవిగా భావించలేం ఇక'' అని శాన్ డియాగోలోని కాలిఫోర్నియా యూనివర్సిటీ ఎనర్జీ టెక్నాలజీ ప్రొఫెసర్ షిర్లె మెంగ్ అన్నారు.

లిథియం బ్యాటరీలను రీసైకిల్ చేయడం ఎలా?

ఎలెక్ట్రోకెమికల్ రియాక్షన్ సమయంలో ఎలక్ట్రాన్‌లను గ్రహించే లోహ క్యాథోడ్ లేదా ఎలక్ట్రోడ్ లిథియం బ్యాటరీ ఘటంలో ఉంటుంది. ఇది లిథియంతో పాటు కోబాల్ట్, నికెల్, మాంగనీస్, ఇనుమును కలిగి ఉండే కొన్ని మూలకాల మిశ్రమం. యానోడ్ లేదా ఎలక్ట్రాన్‌లను బాహ్య సర్క్యూట్‌కు విడుదల చేసే ఎలక్ట్రోడ్‌ ఇందులో ఉంటుంది.

కాథోడ్‌లోని లోహాలు అత్యంత విలువైనవి. లిథియం బ్యాటరీని విడగొట్టేసేటప్పడు అందులోని విలువైన లోహాలను సంరక్షించడం, పునరుద్ధరించడంపై దృష్టి పెడతారు.

లిథియం బ్యాటరీ నిర్మాణం అనేక అరలున్న పుస్తకాల షెల్ఫ్‌లా ఉంటుందని ప్రొఫెసర్ షిర్లె మింగ్ చెప్పారు.

ఈ షెల్ప్‌లోని ప్రతి అరలో లిథియం అయాన్‌లు వేగంగా కదులుతూ ప్రతిసారి పై అరకు వెళ్తుంటాయి. ఈ ప్రక్రియను ఇంటర్‌కేలేషన్ అంటారు. ఏళ్ల తరబడి ఇలా జరిగి ఆ నిర్మాణం సహజసిద్ధంగా విచ్ఛిన్నమైపోతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత ఉపయోగించి కానీ, కొన్ని రసాయన పద్ధతుల్లో కానీ దీని మెకానిజాన్ని సవరించొచ్చని మెంగ్ చెప్పారు. దీన్ని డైరెక్ట్ రీసైకిలింగ్ అంటారని మెంగ్ చెప్పారు. ఈ పద్ధతిలో అదే బ్యాటరీని పునరుపయోగించవచ్చు.

సాధారణ రీసైకిలింగ్ పద్ధతుల కంటే ఇది భిన్నమైనది. లిథియం బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్ సాంకేతికతలు మరింత అభివృద్ధి చెందాల్సి ఉంది.

డీగ్రేడబుల్ బ్యాటరీలు

లిథియం బ్యాటరీలు కాకుండా పర్యావరణ అనుకూల బ్యాటరీలను తయారు చేయాలని మరికొందరు ప్రయత్నిస్తున్నారు. టెక్సస్‌లోని ఏఅండ్ఎం యూనివర్సిటీ కెమికల్ ఇంజినీరింగ్ ప్రొఫెసర్ జోడీ లుట్కెన్‌హాస్ ఆర్గానిక్ పదార్థాలతో బ్యాటరీని అభివృద్ధి చేస్తున్నారు.

ఆర్గానిక్ రాడికల్ బ్యాటరీ(ఓఆర్‌బీ)లు 2000 సంవత్సరం నుంచీ ఉపయోగంలో ఉన్నాయి. వీటిలో సేంద్రియ పదార్థాలను సింథసైజ్ చేసి ఎలక్ట్రాన్‌లు పుట్టించేలా చేస్తారు. "ఆర్గానిక్ రాడికల్ బ్యాటరీలలో ఈ రెండు రకాల పదార్థాలు ఉంటాయి. ఎలక్ట్రాన్లను నిల్వ చేయడంతో పాటు విడుదల చేయగలిగే ఎలక్ట్రోడ్స్‌గా అవి పని చేస్తాయి. ఆ విధంగా విద్యుత్ జనిస్తుంది" అని లుట్కెన్‌హాస్ చెప్పారు

ఓఆర్‌బీలను అమినో యాసిడ్స్‌గా విడగొట్టడానికి ఈ బృందం ఒక ప్రత్యేక ఆమ్లాన్ని ఉపయోగిస్తారు. అయితే, ఇందులోని పదార్థాలన్నీ సక్రమంగా అంతరించిపోవడానికి తగిన పరిస్థితులు ఉండాలి. "యాసిడ్‌ను బాగా వేడి చేస్తే ఫలితం ఉంటుందని మేం గుర్తించాం" అని లుట్కెన్‌హాస్ తెలిపారు.

ఈ డీగ్రేడబుల్ బ్యాటరీ విషయంలో ఇంకా అనేక సవాళ్లున్నాయి. దీన్ని తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే వస్తువులు చాలా ఖరీదైనవి. అంతేకాకుండా, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలకు, పవర్ గ్రిడ్స్‌కు అవసరమైనంత విద్యుత్‌ను ఇవి అందించగలవా అన్నది ఇంకా తేలాల్సి ఉంది. అయితే, ఈ డీగ్రేడబుల్ బ్యాటరీలు ఇప్పటికే మార్కెట్ ఆదరణ పొందిన లిథియం బ్యాటరీలతో పోటీ పడగలవా అన్నది కీలకమైన ప్రశ్న.

లిథియం బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్‌ను ప్రోత్సహిస్తున్న శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు బ్యాటరీల తయారీదారులు, రీసైక్లింగ్ ప్లాంట్స్ నిర్వాహకులను ఒక్క తాటి మీదకు తీసుకురావాల్సి ఉంది.

"అన్ని బ్యాటరీలకు బార్‌కోడ్స్ ఇవ్వాలని, అలా చేస్తే రోబోటిక్ కృత్రిమ మేధతో వాటిని వర్గీకకరించడం సులువు అవుతుందని మేం చెబుతున్నాం. అందరూ కలిస్తే ఇది సాధ్యమే" అని మెంగ్ అన్నారు.

లిథియం బ్యాటరీలను ల్యాప్‌టాప్స్ మొదలుకొని, కార్లు, పవర్ గ్రిడ్స్ వరకు చాలా రంగాల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు. వాటిని ఎక్కడ ఉపయోగిస్తారనే దాన్ని బట్టి అందులోని రసాయనాల కూర్పు ఉంటుంది. దాన్ని బట్టే వాటిని రీసైక్లింగ్ చేయాల్సి ఉంటుంది. రకరకాల ప్లాస్టిక్ పదార్థాలను ఎలాగైతే వేర్వేరుగా చేసి రీసైక్లింగ్ చేస్తామో వీటిని కూడా అలాగే చేయాల్సి ఉంటుందని శాస్త్రవేత్తలు చెబుతున్నారు.

"ఇప్పటికే మనం మార్కెట్లోకి ప్రత్యేకమైన రూపాలతో వస్తున్న బ్యాటరీలను చూస్తున్నాం. రకరకాల వస్తువులను ఒక చోట కూర్చి బ్యాటరీని చేయడం, తిరిగి వాటి విడి భాగాలను వేటికవే విడగొట్టడం సులభంగా ఉండేలా వాటిని తయారు చేస్తున్నారు. భవిష్యత్తులో బ్యాటరీల పురోగతికి ఇది చాలా ముఖ్యం" అని అబాట్ అన్నారు.

అంతేకాకుండా, బ్యాటరీలు, కార్ల తయారీదారులు కూడా లీ బ్యాటరీల తయారీలో రకరకాల పదార్థాలను తగ్గించడమెలా అనే దానిపై పని చేస్తున్నారు. బ్యాటరీల లైఫ్ అయిపోయిన తరువాత వాటిని రీసైకిల్ చేయడానికి ఎక్కువ ఇంధన వ్యయం లేకుండా చూసేందుకు ప్రయత్నిస్తున్నారు.

ఎలక్ట్రిక్ కార్ల తయారీదారులు కూడా బ్యాటరీల పునర్వినియోగం గురించే కాకుండా వాటిని ఇతర ప్రయోజనాలకు ఎలా వాడాలనే దానిపై కసరత్తులు చేస్తున్నారు. ఉదాహరణకు, నిసాన్ సంస్థ పాత లీఫ్ కార్ బ్యాటరీలను మళ్లీ కొత్తగా మార్చి ఆటోమేటెడ్ గైడెడ్ వెహికిల్స్‌లో అమర్చుతోంది.

పొంచి ఉన్న ఇతర సమస్యలు

ఎలక్ట్రిక్ కార్లకు డిమాండ్ స్థిరంగా పెరుగుతుండడంతో లిథియం బ్యాటరీల జీవిత కాలాన్ని పొడిగించడంపై ఆటోమొబైల్ కంపెనీలు ఇప్పటికే కోట్ల డాలర్లు ఖర్చు చేస్తున్నాయి. ప్రస్తుతం లీ బ్యాటరీల ఉత్పత్తిలో చైనా అగ్రస్థానంలో ఉంది. వాటిని రీసైకిల్ చేసే విషయంలో అది ముందు వరసలో నిలిచే అవకాశం ఉంది.

ముఖ్యంగా లిథియం బ్యాటరీలను వాటి రకాలను బట్టి వర్గీకరించే ప్రక్రియను సక్రమంగా అభివృద్ధి చేయగలిగితే సమస్య చాలా వరకు పరిష్కారమవుతుంది. అదే సమయంలో, ఏఐ ఉపయోగిస్తూ వాటిలోని ముఖ్యమైన విడి భాగాలు, అంటే క్యాథోడ్ వంటి వాటిని పునర్వినియోగానికి సిద్ధం చేయాల్సి ఉంటుంది. దానివల్ల, లీ బ్యాటరీల విడి భాగాల ఉత్పత్తులు తక్కువగా ఉన్న దేశాలకు చైనా మీద ఎక్కువగా అధారపడాల్సిన పరిస్థితి ఉండదు.

లీ బ్యాటరీలకు పోటీనిచ్చే కొత్త బ్యాటరీలను అభివృద్ధి చేయడం కూడా ఈ రంగాన్ని ఓ కుదుపు కుదిపేస్తుంది. అది ఈ పరిశ్రమలో ఆరోగ్యకరమైన పోటీకి దారితీస్తుంది. "బ్యాటరీలను, ముఖ్యంగా గ్రిడ్ స్టోరేజి బ్యాటరీలను విభిన్న రకాలుగా చేయగలిగితే ఈ ప్రపంచం మరింత మెరుగ్గా ఉంటుంది" అని మెంగ్ అభిప్రాయపడ్డారు.

ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలతో ఎదురయ్యే సమస్యలకు అసలైన సమాధానం, సులభంగా, సురక్షితంగా, చౌకగా బ్యాటరీలను తయారు చేసే మార్గాలను కనుగొనడమే. అంతేకాకుండా, వాడకం తరువాత వాటి విడి భాగాలను సులువుగా వేరు చేయగల రీతిలో తయారు చేయడమే. అలాంటి బ్యాటరీలు అందుబాటులోకి వచ్చేంతవరకు, ప్రస్తుత ప్రామాణిక లీ బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్ విధానాలను సరైన దిశలో వేగంగా ముందుకు తీసుకువెళ్లాలి.

2025 సంవత్సరం చివరికల్లా లక్షలాది ఈవీ బ్యాటరీల జీవిత కాలం ముగుస్తుంది. అప్పటిలోగా వాటిని సమర్థంగా రీసైక్లింగ్ చేయగలిగే విధానాలను గాడిలో పెడితే ప్రపంచ ఆర్థిక వ్యవస్థకు ఎంతో మేలు జరుగుతుంది. బహుశా, అప్పటికి ఎలక్టిక్ వాహనాలదే రవాణా రంగంలో ఆధిపత్యం కావచ్చు. ఆ సమయానికి ఈవీల బ్యాటరీలకు రెండో జీవిత కాలం లభించే పరిణామాలు రావాలని ఆశిద్దాం.

ఇవి కూడా చదవండి:

(బీబీసీ తెలుగును ఫేస్‌బుక్, ఇన్‌స్టాగ్రామ్‌, ట్విటర్‌లో ఫాలో అవ్వండి. యూట్యూబ్‌లో సబ్‌స్క్రైబ్ చేయండి.)