Lítium sa dá extrahovať aj z odpadových vody?

Každý, kto používa mobilný telefón, notebook alebo elektrické auto, sa musí spoliehať na lítium. Po tomto prvku je veľký dopyt. Hoci lítium je na celom svete dostatočné, získavanie a ťažba lítia je stále náročným a neefektívnym procesom.

Interdisciplinárny tím inžinierov a vedcov vyvíja metódu na extrakciu lítia z kontaminovanej vody.

Nový výskum publikovaný tento týždeň v zborníku Národnej akadémie vied by mohol zjednodušiť proces extrakcie lítia zo soľného roztoku, čo by mohlo vytvoriť väčšie dodávky a znížiť náklady na komponenty batérií na pohon elektrických vozidiel, elektroniky a širokej škály ďalších zariadení.

V súčasnosti sa lítium najčastejšie získava zo slanej vody v Južnej Amerike slnečným odparovaním, čo je drahý proces a môže trvať niekoľko rokov. Okrem toho sa v tomto procese stratí veľké množstvo lítia.

Výskumné tímy na Texaskej univerzite v Austine a Kalifornskej univerzite v Santa Barbare navrhli membránu, ktorá dokáže presne oddeliť lítium od iných iónov, ako je sodík, čo výrazne zvyšuje účinnosť zberu vyhľadávaných prvkov.

Benny Freeman, profesor chemického inžinierstva na University of Texas v Austine, povedal: "Zistenia tejto štúdie majú veľký význam na vyriešenie hlavných obmedzení zdrojov lítia a je možné extrahovať lítium z vody vyrobenej z výroby ropy a plynu pre batérie a spoluautora prác."

Okrem slaného nálevu obsahuje odpadová voda z produkcie ropy a plynu aj lítium, ale dnes nebola vyvinutá. Výskumníci uviedli, že voda z hydraulického štiepenia bridlice Eagle Ford v Texase by mohla vyrobiť dostatok lítia na 300 batérií pre elektrické vozidlá alebo 1,7 milióna smartfónov za jeden týždeň. Tento príklad ukazuje rozsah príležitostí pre túto novú technológiu pri výraznom zvyšovaní dodávok lítia a znižovaní nákladov na zariadenia, ktoré sú od nej závislé.

Jadrom tohto objavu je nová polymérna membrána vytvorená výskumníkmi pomocou korunného éteru, ktorý je ligandom so špecifickou chemickou funkciou a môže viazať niektoré ióny. Korunné étery neboli predtým aplikované ani študované ako súčasť membrány na úpravu vody, ale môžu byť kľúčovou zložkou extrakcie lítia, špecifickou molekulou vo vode.

Vo väčšine polymérov sodík prechádza membránou rýchlejšie ako lítium. V týchto nových materiáloch sa však lítium pohybuje rýchlejšie ako sodík, ktorý je bežnou znečisťujúcou látkou v lítiu obsahujúcom soľný roztok. Prostredníctvom počítačového modelovania tím zistil, prečo sa to stalo. Ióny sodíka sa kombinujú s korunnými étermi, aby ich spomalili, zatiaľ čo ióny lítia zostávajú neviazané, čo im umožňuje rýchlejšie prechádzať polymérom.

Tieto zistenia predstavujú novú hranicu v membránovej vede a vyžadujú komplexnú spoluprácu medzi univerzitami v oblasti syntézy polymérov, charakterizácie membrány a modelovania a simulácie. Výskum bol podporovaný centrom materiálov vodného a energetického systému, výskumným centrom na energetických hraniciach UT Austin, ktoré financuje ministerstvo energetiky USA.