تحويل قشور دوار الشمس إلى كربون صلب لبطاريات الصوديوم أيون

يمثل ابتكار بطاريات من قشور بذور دوار الشمس (Sunflower Seed Shells) تحولا واعدا في مجال تخزين الطاقة المستدامة، حيث تتركز الأبحاث الحديثة، ومنها دراسة من جامعة بلاد الباسك (UPV/EHU) نشرت في أبريل 2026، على تحويل هذه النفايات الزراعية إلى مواد كربونية نشطة عالية الكفاءة لاستخدامها في البطاريات القابلة للشحن، مما يساهم في تحسين تخزين الطاقة، وزيادة الكثافة الظاهرية، وتقليل الاعتماد على المواد الخام التقليدية.

اعتمد فريق من الباحثين على إنتاج أقطاب سالبة (أنود) من الكربون المستخرج من نفايات عضوية، مثل: بقايا القهوة، وسيقان النباتات، وقشور العنب، وأكواز الذرة، والسماد العضوي، ولكن أفضل النتائج تحققت باستخدام قشور بذور دوار الشمس، التي أظهرت كفاءة أعلى في تخزين الطاقة.

يتم تحويل قشور دوار الشمس إلى كربون صلب (Hard Carbon) من خلال عمليات المعالجة الحرارية والكيميائية، وهذا النوع من الكربون يتميز ببنية مسامية تسمح بتخزين أيونات الصوديوم أو الليثيوم بكفاءة عالية.

وقام الباحثون بدمج الأنود المصنوع من قشور دوار الشمس مع أقطاب موجبة (كاثود) تحتوي على عناصر مثل: الفاناديوم، والحديد، والتيتانيوم، ووبعد تحليل دورة الحياة البيئية، تم اختيار التركيبة الأكثر كفاءة والأقل تأثيرا على البيئة.

تستهدف الأبحاث بشكل أساسي تطوير بطاريات الصوديوم أيون (Sodium-ion batteries) كبديل لبطاريات الليثيوم التقليدية.

الصوديوم متوفر بكثرة وأرخص ثمناً، واستخدام قشور البذور يقلل الاعتماد على المعادن النادرة والمكلفة مثل الكوبالت والنيكل.

وأظهرت النتائج الأولية أن البطاريات الجديدة : قادرة على تخزين كمية مناسبة من الطاقة ، تتحمل حتى 1000 دورة شحن وتفريغ يمكن تعديل تركيبها الكيميائي حسب الاستخدام لتحقيق أفضل أداء بيئي، ورغم أن هذه البطاريات لا تزال أقل قدرة على المنافسة مقارنة ببطاريات الليثيوم أيون، إلا أنها مناسبة للاستخدام فى تطبيقات معينة مثل: الأجهزة الصغيرة، والأنظمة المساندة لتخزين الطاقة.

ويعمل الباحثون حاليا على تطوير نسخ أكبر وأكثر كفاءة لتوسيع نطاق استخدامها، مؤكدين أهمية البحث عن بدائل لبطاريات الليثيوم، خاصة مع تزايد الطلب العالمي على الطاقة، ويرجع السبب لاختيار هذه القشور لاحتوائها على نسبة عالية من السليلوز واللغنين، وهي مواد طبيعية عند معالجتها حراريا تنتج كربونات ذات مساحة سطحية كبيرة وخصائص كهربائية متميزة تجعلها مثالية "لهياكل" البطاريات المتطورة.