إعادة التدوير، رياضياً، هي الإجابة الواضحة على حقيقة أننا لا نستطيع الاستمرار في حفر الأرض إلى الأبد. لكن اقتصادياً؟ هنا تصبح الأمور محفوفة بالمخاطر. غالباً ما تنافس المواد الخام المواد المعاد تدويرها في السعر، ومع التكنولوجيا سريعة التطور مثل السيارات الكهربائية، هناك twist إضافي: بحلول وقت خردة السيارة، قد تكون الصناعة قد انتقلت بالفعل إلى كيمياء بطارية مختلفة، مما يجعل البطارية القديمة بقيمة منديل مستعمل.

ومع ذلك، تشير دراسة جديدة بقيادة شين شيونغ من جامعة نانجينغ إلى أنه في الصين، يمكن أن تصبح إعادة التدوير المصدر المهيمن للعديد من المواد الرئيسية لتصنيع السيارات الكهربائية في العقود القادمة. قام الباحثون بنمذجة كيفية موازنة الإمداد المعاد تدويره مع الطلب التصنيعي من 2010 إلى 2050، مع تغطية مواد البطاريات للسيارات الهجينة والكهربائية بالكامل وحتى خلايا الوقود - الليثيوم والكوبالت والنيكل والمنغنيز والفوسفور والصوديوم والكبريت والجرافيت - بالإضافة إلى عناصر المحركات مثل النحاس والنيوديميوم والديسبروسيوم والساماريوم والسيريوم.

أجروا أربعة سيناريوهات لكيفية تطور تكنولوجيا البطاريات والمحركات، من التحولات البطيئة إلى بطاريات الليثيوم والصوديوم الصلبة، إلى التحولات السريعة مع محركات تستخدم عدداً أقل من العناصر الأرضية النادرة. يحسب النموذج 'إمكانات التدوير' لكل عنصر - أي حصة من الطلب التصنيعي يمكن تلبيتها بمواد معاد تدويرها في نفس العام. كما يأخذ في الاعتبار السياسات الصينية الأخيرة التي تهدف إلى رفع معدلات إعادة تدوير بعض عناصر البطاريات من 40% الحالية إلى 98% على الأقل، ورفع حصة السيارات الكهربائية من المبيعات الجديدة من 45% إلى 60% بحلول 2030.

في النموذج، تتلاشى السيارات الهجينة والهجينة القابلة للشحن تدريجياً، لكن مبيعات السيارات الكهربائية بالكامل تستمر في الارتفاع حتى 2050. وهذا يعني أن عدد المركبات التي تصل إلى مدافن النفايات يتخلف عن الركب ولكنه ينمو بثبات - خاصة وأن النموذج يفترض أن البطاريات ستُستبدل غالباً بسبب فقدان السعة قبل نهاية عمر المركبة، خاصة في الاستخدام التجاري الثقيل. أضف إلى ذلك محطات تبديل البطاريات في الصين، وستحصل على بطاريات إضافية تُصنع وتُعاد تدويرها.

في جميع السيناريوهات، ترتفع إعادة التدوير عموماً لتلبية حصة كبيرة من الطلب التصنيعي، على الرغم من اختلاف الأنماط. في البداية، يرتفع الإمداد المعاد تدويره مع ازدهار السيارات الكهربائية الذي ينتج في النهاية ازدهاراً مماثلاً في السيارات الكهربائية الميتة. ولكن بالنسبة لبعض العناصر مثل الكوبالت، قد ينخفض الطلب مع تحول الصناعة إلى كيميائيات منخفضة الكوبالت، وفجأة يصبح الإمداد المعاد تدويره فائضاً. وعلى العكس، قد تتضخم احتياجات النيكل والمنغنيز، مما يبقي الحصة المعاد تدويرها ثابتة نسبياً.

عناصر المحرك تحكي قصة مماثلة، لكنها حساسة للتغيرات التكنولوجية - مثل إذا بدأ السيريوم في إزاحة العناصر الأرضية النادرة الأغلى ثمناً. اعتماداً على السيناريو الذي تتبناه، يوضح النموذج الطلبات التي يمكن أن تغطيها إعادة التدوير وتلك التي ستظل تتطلب التعدين التقليدي.

بالطبع، كل هذا يتوقف على كلمة 'فعال' في 'إعادة التدوير الفعالة'. يشير الباحثون إلى عدة حلقات ضعيفة تحتاج إلى تعزيز لتحقيق أعلى أرقامهم. تستخدم الصين بالفعل اللوائح للمساعدة - فرض 'جوازات سفر البطاريات' التي تحدد كيمياء كل بطارية، ودفع المزيد من البطاريات الخردة إلى معيدي التدوير المرخصين. لكنهم يلاحظون أن الصين لم تفرض بعد حداً أدنى من المحتوى المعاد تدويره في البطاريات الجديدة. وقد تواجه سلسلة إعادة التدوير المعقدة اختناقات مع توسعها لمعالجة المزيد من السيارات الكهربائية.

تماماً كما لا يُعاد تدوير الجرافيت في البطاريات الآن لأنه رخيص، قد تكون التكنولوجيا الجديدة مثل بطاريات الصوديوم سيفاً ذا حدين: البطاريات الأرخص رائعة، لكنها تعطي معيدي التدوير مواد أقل قيمة للعمل معها. ومع ذلك، على الرغم من التعقيدات، يشير النموذج إلى أن الرياضيات قد تعمل بشكل جيد للعديد من المواد.