Όποιος χρησιμοποιεί κινητό τηλέφωνο, φορητό υπολογιστή ή ηλεκτρικό αυτοκίνητο πρέπει να βασίζεται στο λίθιο. Υπάρχει μεγάλη ζήτηση για αυτό το στοιχείο. Αν και το λίθιο είναι σε επαρκή προσφορά σε όλο τον κόσμο, η απόκτηση και εξαγωγή λιθίου εξακολουθεί να είναι μια δύσκολη και αναποτελεσματική διαδικασία.
Μια διεπιστημονική ομάδα μηχανικών και επιστημόνων αναπτύσσει μια μέθοδο για την εξαγωγή λιθίου από μολυσμένο νερό.
Νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στις εργασίες της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών θα μπορούσε να απλοποιήσει τη διαδικασία εξαγωγής λιθίου από άλμη, δημιουργώντας ενδεχομένως μεγαλύτερη παροχή και μειώνοντας το κόστος των εξαρτημάτων μπαταριών για την τροφοδοσία ηλεκτρικών οχημάτων, ηλεκτρονικών και ενός ευρέος φάσματος άλλων συσκευών.
Επί του παρόντος, το λίθιο λαμβάνεται συχνότερα από το αλμυρό νερό στη Νότια Αμερική με ηλιακή εξάτμιση, η οποία είναι μια ακριβή διαδικασία και μπορεί να διαρκέσει αρκετά χρόνια. Επιπλέον, μια μεγάλη ποσότητα λιθίου θα χαθεί σε αυτή τη διαδικασία.
Οι ερευνητικές ομάδες στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν και στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα έχουν σχεδιάσει μια μεμβράνη που μπορεί να διαχωρίσει με ακρίβεια το λίθιο από άλλα ιόντα όπως το νάτριο, βελτιώνοντας σημαντικά την αποτελεσματικότητα της συλλογής πολυπόθητου στοιχείου.
Ο Benny Freeman, Καθηγητής του Τμήματος Χημικής Μηχανικής mcketta στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν, δήλωσε: «Τα ευρήματα αυτής της μελέτης έχουν μεγάλη σημασία για την επίλυση των κύριων περιορισμών πόρων του λιθίου και είναι δυνατή η εξαγωγή λιθίου από το νερό που παράγεται από την παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου για μπαταρίες και συν-συγγραφέας εργασιών».
Εκτός από την άλμη, τα λύματα από την παραγωγή πετρελαίου και φυσικού αερίου περιέχουν επίσης λίθιο, αλλά δεν έχουν αναπτυχθεί σήμερα. Οι ερευνητές είπαν ότι το νερό από την υδραυλική ρωγμάτωση του σχιστόλιθου Eagle Ford στο Τέξας θα μπορούσε να παράγει αρκετό λίθιο για 300 μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων ή 1,7 εκατομμύρια smartphones σε μία μόνο εβδομάδα. Αυτό το παράδειγμα δείχνει την κλίμακα των ευκαιριών για αυτή τη νέα τεχνολογία στην σημαντική αύξηση της προσφοράς λιθίου και στη μείωση του κόστους του εξοπλισμού που εξαρτάται από αυτήν.
Ο πυρήνας αυτής της ανακάλυψης είναι η νέα πολυμερής μεμβράνη που κατασκευάζεται από ερευνητές που χρησιμοποιούν τον αιθέρα του στέμματος, ο οποίος είναι ένας δίγωνος με συγκεκριμένη χημική λειτουργία και μπορεί να δεσμεύσει ορισμένα ιόντα. Οι αιθέρες της κορώνας δεν έχουν εφαρμοστεί ή μελετηθεί ως μέρος της μεμβράνης επεξεργασίας νερού στο παρελθόν, αλλά μπορούν να είναι το βασικό συστατικό της εκχύλισης λιθίου, ένα συγκεκριμένο μόριο στο νερό.
Στα περισσότερα πολυμερή, το νάτριο διέρχεται από τη μεμβράνη γρηγορότερα από το λίθιο. Ωστόσο, σε αυτά τα νέα υλικά, το λίθιο κινείται ταχύτερα από το νάτριο, το οποίο είναι ένας κοινός ρύπος στο λίθιο που περιέχει άλμη. Μέσω της μοντελοποίησης υπολογιστών, η ομάδα ανακάλυψε γιατί συνέβη αυτό. Τα ιόντα νατρίου συνδυάζονται με τους αιθέρα της κορώνας για να τους επιβραδύνουν, ενώ τα ιόντα λιθίου παραμένουν αδιάθετα, επιτρέποντάς τους να περάσουν μέσα από το πολυμερές γρηγορότερα.
Τα ευρήματα αυτά αντιπροσωπεύουν ένα νέο σύνορο στην επιστήμη των μεμβρανών και απαιτούν ολοκληρωμένη συνεργασία μεταξύ των πανεπιστημίων στους τομείς της πολυμερούς σύνθεσης, του χαρακτηρισμού των μεμβρανών και της μοντελοποίησης και προσομοίωσης. Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το κέντρο υλικών του ενεργειακού και ενεργειακού συστήματος, το ερευνητικό κέντρο ενεργειακών συνόρων UT Austin που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ.