Η ζήτηση για λίθιο αυξάνεται καθώς οι αυτοκινητοβιομηχανίες αυξάνουν την παραγωγή ηλεκτρικών οχημάτων και οι εταιρείες ενέργειας κατασκευάζουν μεγαλύτερα συστήματα μπαταριών για την υποστήριξη της αιολικής και ηλιακής ενέργειας. Αλλά η παραγωγή λιθίου είναι μια αργή και περιβαλλοντικά δαπανηρή διαδικασία. Οι τρέχουσες μέθοδοι εξόρυξης λειτουργούν καλύτερα με κοιτάσματα υψηλής ποιότητας που βρίσκονται σε περιορισμένο μόνο αριθμό περιοχών, ενώ χρησιμοποιούν επίσης μεγάλες ποσότητες γης και νερού.
Τώρα, ερευνητές της Columbia Engineering ανέπτυξαν μια νέα τεχνική εξαγωγής λιθίου που θα μπορούσε να επιταχύνει την παραγωγή, να μειώσει τη ρύπανση και να αξιοποιήσει τα αποθέματα στα οποία οι υπάρχουσες τεχνολογίες δυσκολεύονται να αποκτήσουν πρόσβαση.
Τα ευρήματά τους δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Zoolπεριγράφουν μια διαδικασία που ονομάζεται επιλεκτική εκχύλιση με δυνατότητα μεταγωγής με διαλύτη ή S3E (προφέρεται S three E). Η μέθοδος χρησιμοποιεί έναν διαλύτη που ανταποκρίνεται στη θερμοκρασία για να τραβήξει λίθιο απευθείας από αλατούχα υπόγεια άλμη, ακόμη και όταν η συγκέντρωση λιθίου είναι χαμηλή ή αναμεμειγμένη με άλλα ορυκτά που είναι δύσκολο να διαχωριστούν.
Η νέα μέθοδος εξαγωγής λιθίου δείχνει ισχυρή επιλεκτικότητα
Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, το S3E επέδειξε εντυπωσιακή επιλεκτικότητα κατά τη διάρκεια των δοκιμών. Το σύστημα εξήγαγε λίθιο με ρυθμό 10 φορές υψηλότερο από το νάτριο και 12 φορές υψηλότερο από το κάλιο. Αφαιρεί επίσης το μαγνήσιο, έναν από τους πιο συνηθισμένους ρύπους στις άλμης λιθίου, μέσω ενός βήματος χημικής καθίζησης που διαχωρίζει το ανεπιθύμητο υλικό.
Σε αντίθεση με πολλά τρέχοντα συστήματα άμεσης εξαγωγής λιθίου, το S3E δεν βασίζεται σε ειδικές χημικές ουσίες δέσμευσης ή σε μεγάλες ποσότητες μετεπεξεργασίας. Αντίθετα, βασίζεται στον μοναδικό τρόπο με τον οποίο τα ιόντα λιθίου αλληλεπιδρούν με μόρια νερού μέσα σε έναν διαλύτη που αλλάζει συμπεριφορά ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Σε θερμοκρασία δωματίου, ο διαλύτης απορροφά λίθιο και νερό από την άλμη. Μόλις θερμανθεί, το σύστημα απελευθερώνει καθαρό λίθιο και νερό ενώ αναγεννά τον διαλύτη, ώστε να μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί ξανά και ξανά.
Γιατί η τρέχουσα παραγωγή λιθίου είναι πρόβλημα
Περίπου το 40% της παγκόσμιας προμήθειας λιθίου προέρχεται από αλατούχα υπόγεια άλμη που βρίσκονται κάτω από περιοχές της ερήμου. Οι περισσότεροι παραγωγοί βασίζονται στην ηλιακή εξάτμιση, μια διαδικασία που αντλεί μεγάλες ποσότητες αλατιού σε εξωτερικές λίμνες και το εκθέτει στον ήλιο για μήνες ή και χρόνια μέχρι να εξατμιστεί αρκετό νερό.
Αυτή η μέθοδος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα ξηρά κλίματα, το επίπεδο έδαφος και την απέραντη γη, καθιστώντας την πρακτική μόνο σε επιλεγμένες τοποθεσίες όπως η έρημος Ατακάμα της Χιλής και τμήματα της Νεβάδα. Αυτό απαιτεί σημαντική χρήση νερού σε περιοχές που έχουν ήδη υδατικό στρες.
«Δεν υπάρχει περίπτωση η ηλιακή εξάτμιση από μόνη της να καλύψει τη μελλοντική ζήτηση», δήλωσε ο Ngai Yin Yip, Αναπληρωτής Καθηγητής Γης και Περιβαλλοντικής Μηχανικής La Von Dodolson Crumb στο Πανεπιστήμιο Columbia. «Και υπάρχουν πολλά υποσχόμενες άλμη πλούσιες σε λίθιο, όπως το Salton Sea στην Καλιφόρνια, όπου αυτή η μέθοδος δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί καθόλου».
Οι μπαταρίες λιθίου Salton Sea μπορούν να τροφοδοτήσουν εκατομμύρια ηλεκτρικά οχήματα
Για να δοκιμάσουν το σύστημα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν συνθετική άλμη σχεδιασμένη να μιμείται τις συνθήκες στη θάλασσα Salton της Καλιφόρνια, μια γεωθερμική περιοχή που πιστεύεται ότι περιέχει αρκετό λίθιο για να παρέχει περισσότερες από 375 εκατομμύρια μπαταρίες EV.
Μετά από τέσσερις κύκλους εκχύλισης χρησιμοποιώντας την ίδια παρτίδα διαλύτη, η ομάδα ανέκτησε περίπου το 40% του λιθίου. Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η τεχνολογία θα μπορούσε τελικά να υποστηρίξει τη συνεχή λειτουργία μεγάλης κλίμακας.
«Αυτός είναι ένας νέος τρόπος για να εξαχθεί απευθείας το λίθιο», είπε ο Yip. “Είναι γρήγορο, επιλεκτικό και εύκολο στην κλίμακα. Και μπορεί να τροφοδοτηθεί από χαμηλής ποιότητας θερμότητα από πηγές αποβλήτων ή ηλιακούς συλλέκτες.”
Οι ερευνητές τονίζουν ότι το έργο βρίσκεται ακόμη στο εννοιολογικό στάδιο και δεν έχει ακόμη βελτιστοποιηθεί πλήρως για απόδοση ή μέγιστη ανάκτηση λιθίου. Ωστόσο, πιστεύουν ότι το S3E θα μπορούσε να γίνει μια βιώσιμη εναλλακτική λύση για τις λίμνες εξάτμισης και την εξόρυξη σκληρών πετρωμάτων, που επί του παρόντος κυριαρχούν στην παγκόσμια παραγωγή λιθίου παρά τα περιβαλλοντικά τους μειονεκτήματα.
Καθαρότερη παραγωγή λιθίου για μετάβαση καθαρής ενέργειας
Οι καθαρότερες τεχνολογίες εξαγωγής λιθίου μπορεί να γίνουν όλο και πιο σημαντικές για τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια καθώς η παγκόσμια ζήτηση μπαταριών συνεχίζει να αυξάνεται.
«Μιλάμε για πράσινη ενέργεια όλη την ώρα», είπε ο Yip. “Αλλά σπάνια μιλάμε για το πόσο βρώμικες είναι ορισμένες αλυσίδες εφοδιασμού. Αν θέλουμε πραγματικά βιώσιμη αλλαγή, χρειαζόμαστε καθαρότερους τρόπους για να αποκτήσουμε τα υλικά που εξαρτώνται από αυτήν. Αυτό είναι ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση.”
