Η ζήτηση για λίθιο αυξάνεται ραγδαία καθώς τα ηλεκτρικά οχήματα, οι ανεμογεννήτριες και οι μπαταρίες σε κλίμακα δικτύου πολλαπλασιάζονται παγκοσμίως. Ωστόσο, η εξόρυξη του μετάλλου παραμένει αργή, απαιτεί πολύ νερό και περιορίζεται σε λίγες τοποθεσίες με κοιτάσματα υψηλής ποιότητας.
Oι δυσκολίες της εξόρυξης λιθίου
Το μεγαλύτερο μέρος του λιθίου σήμερα προέρχεται από αλμυρές υπόγειες άλμες ή εξόρυξη σκληρών πετρωμάτων. Και οι δύο οδοί έχουν βαρύ περιβαλλοντικό κόστος. Οι ηλιακές λίμνες εξάτμισης καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες γης και νερού, ενώ η εξόρυξη δημιουργεί μεγάλους όγκους αποβλήτων και εκπομπών.
Αυτά τα όρια γίνονται όλο και πιο δύσκολο να αγνοηθούν καθώς η ζήτηση για μπαταρίες επιταχύνεται. Οι υπάρχουσες μέθοδοι εξόρυξης δεν μπορούν να κλιμακωθούν αρκετά γρήγορα ή να φτάσουν σε πολλές άλμες πλούσιες σε λίθιο που περιέχουν ακαθαρσίες ή χαμηλές συγκεντρώσεις.
Τώρα, ερευνητές στο Columbia Engineering λένε ότι έχουν αναπτύξει έναν ταχύτερο και καθαρότερο τρόπο για την εξαγωγή λιθίου απευθείας από τις άλμες, ακόμη και όταν οι συγκεντρώσεις είναι χαμηλές και η μόλυνση είναι υψηλή.
Επανεξέταση του διαχωρισμού του λιθίου
Η νέα τεχνική ονομάζεται επιλεκτική εκχύλιση με εναλλάξιμο διαλύτη ή S3E. Χρησιμοποιεί έναν ευαίσθητο στη θερμοκρασία διαλύτη για να τραβήξει ιόντα λιθίου από την άλμη χωρίς να βασίζεται σε μεγάλους κύκλους εξάτμισης ή χημικές ουσίες σύνδεσης.
Σε θερμοκρασία δωματίου, ο διαλύτης απορροφά επιλεκτικά το λίθιο μαζί με το νερό. Όταν θερμαίνεται, ο διαλύτης απελευθερώνει το λίθιο σε ένα καθαρό ρεύμα και αναγεννάται για επαναχρησιμοποίηση. Η διαδικασία απομακρύνει επίσης το μαγνήσιο, έναν κοινό ρύπο που περιπλέκει την ανάκτηση του λιθίου.
Σύμφωνα με τη μελέτη, το S3E πέτυχε επιλεκτικότητα λιθίου έως και 10 φορές υψηλότερη από το νάτριο και 12 φορές υψηλότερη από το κάλιο. Το μαγνήσιο αποκλείστηκε μέσω ενός ελεγχόμενου σταδίου καθίζησης.
«Δεν υπάρχει τρόπος η ηλιακή εξάτμιση από μόνη της να ανταποκριθεί στη μελλοντική ζήτηση», δήλωσε ο Ngai Yin Yip, Αναπληρωτής Καθηγητής Γεωτεχνικής και Περιβαλλοντικής Μηχανικής La Von Duddleson Krumb στο Πανεπιστήμιο Columbia.
«Και υπάρχουν πολλά υποσχόμενες άλμες πλούσιες σε λίθιο, όπως αυτές στη θάλασσα Salton της Καλιφόρνια, όπου αυτή η μέθοδος απλά δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί καθόλου».
Σχεδόν το 40% της παγκόσμιας παραγωγής λιθίου ξεκινά με άλμες που αποθηκεύονται κάτω από ερήμους. Η ηλιακή εξάτμιση μπορεί να διαρκέσει έως και δύο χρόνια και απαιτεί ξηρά κλίματα, επίπεδη γη και έντονη χρήση νερού. Πολλές αποθέσεις άλμης δεν πληρούν αυτές τις προϋποθέσεις.
Ταχύτεροι κύκλοι, ευρύτερη εμβέλεια
Σε εργαστηριακές δοκιμές που χρησιμοποιούν συνθετικές άλμες, μοντελοποιημένες με βάση τη θάλασσα Salton της Καλιφόρνια, το σύστημα S3E ανέκτησε σχεδόν το 40% του λιθίου σε τέσσερις κύκλους χρησιμοποιώντας την ίδια παρτίδα διαλύτη.
Η περιοχή της θάλασσας Salton εκτιμάται ότι διαθέτει αρκετό λίθιο για την τροφοδοσία περισσότερων από 375 εκατομμυρίων μπαταριών ηλεκτρικών οχημάτων.
Οι ερευνητές λένε ότι αυτό υποδηλώνει συνεχή λειτουργία αντί για επεξεργασία σε παρτίδες. Το σύστημα μπορεί επίσης να λειτουργεί με χαμηλής ποιότητας θερμότητα από πηγές αποβλήτων ή ηλιακούς συλλέκτες, μειώνοντας τις ενεργειακές απαιτήσεις.
«Πρόκειται για έναν νέο τρόπο άμεσης εξαγωγής λιθίου», δήλωσε ο Yip. «Είναι γρήγορο, επιλεκτικό και εύκολο στην κλιμάκωση. Και μπορεί να τροφοδοτείται με χαμηλής ποιότητας θερμότητα από πηγές αποβλήτων ή ηλιακούς συλλέκτες».
Η ομάδα τονίζει ότι η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε στάδιο δοκιμής της ιδέας. Δεν έχει ακόμη βελτιστοποιηθεί για μέγιστη απόδοση ή αποδοτικότητα. Οι δοκιμές πεδίου και η κλιμάκωση παραμένουν μελλοντικά βήματα. Ωστόσο, το S3E θα μπορούσε να προσφέρει μια εναλλακτική λύση στις λίμνες εξάτμισης και την εξόρυξη σκληρών πετρωμάτων, ανοίγοντας την πρόσβαση σε πόρους λιθίου που είναι προς το παρόν άχρηστοι.
«Μιλάμε συνέχεια για την πράσινη ενέργεια», είπε ο Yip. «Αλλά σπάνια μιλάμε για το πόσο βρώμικες είναι ορισμένες από τις αλυσίδες εφοδιασμού. Αν θέλουμε μια πραγματικά βιώσιμη μετάβαση, χρειαζόμαστε καθαρότερους τρόπους για να προμηθευτούμε τα υλικά από τα οποία εξαρτάται. Αυτό είναι ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση».
www.worldenergynews.gr
