Ερευνητές στις ΗΠΑ έχουν αρχίσει να αναπτύσσουν νανορομπότ που μοιάζουν με ψάρια και μπορούν να κολυμπούν στο θαλασσινό νερό και να συλλέγουν λίθιο, σε μια προσπάθεια να ενισχύσουν την εγχώρια προσφορά του κρίσιμου υλικού.
H ανάκτηση λιθίου
Με επικεφαλής τους Shiren Wang, PhD, και Jingjing (Jenny) Qiu, PhD, και οι δύο καθηγητές στο Πανεπιστήμιο Texas A&M στο College Station, το έργο θα μπορούσε να κάνει την ανάκτηση λιθίου από το θαλασσινό νερό πιο αποτελεσματική. Υποστηρίζεται από ένα βραβείο ενός εκατομμυρίου δολαρίων ΗΠΑ από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE).
Αντί να βασίζεται σε συμβατική εξόρυξη ή υπόγεια εξόρυξη άλμης, η τεχνολογία χρησιμοποιεί αυτόνομα μικρο- και νανορομπότ. Αυτές οι μικροσκοπικές συσκευές αναζητούν και συλλαμβάνουν ενεργά ιόντα λιθίου από το θαλασσινό νερό.
Η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να μετατρέψει το θαλασσινό νερό σε μια σταθερή εναλλακτική πηγή λιθίου για ηλεκτρικά οχήματα (EV), μπαταρίες και αποθήκευση ενέργειας. «Στόχος μας είναι να αναπτύξουμε μια τεχνολογία που υποστηρίζει μια πιο αξιόπιστη εγχώρια αλυσίδα εφοδιασμού λιθίου, μειώνοντας παράλληλα το περιβαλλοντικό αποτύπωμα που σχετίζεται με τις παραδοσιακές μεθόδους εξόρυξης», εξήγησε ο Qiu.
Μικροσκοπικές μηχανές συλλογής ωκεανών
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου (Li-ion) αποτελούν την κορυφαία επιλογή για τα ηλεκτρικά οχήματα λόγω της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας, της μεγάλης διάρκειας ζωής και των δυνατοτήτων γρήγορης φόρτισης. Ωστόσο, οι παραδοσιακές μέθοδοι εξαγωγής λιθίου δυσκολεύονται να καλύψουν την αυξανόμενη ανάγκη.
Η παγκόσμια ζήτηση προβλέπεται να αυξηθεί έως και τρεις φορές έως το 2030 και έως και 4,2 φορές έως το 2035, σε σύγκριση με τα επίπεδα του 2024. Επιπλέον, τα ηλεκτρικά οχήματα και η αποθήκευση σε μπαταρίες αντιπροσωπεύουν ήδη περίπου το 61% της κατανάλωσης λιθίου. Αναμένεται να ξεπεράσουν το 90% έως το 2024.
Για να αντιμετωπίσουν το πρόβλημα, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Texas A&M άρχισαν να σχεδιάζουν μικροσκοπικά κινητά ρομπότ που θα πρέπει να ενισχύσουν την ανάκτηση λιθίου από το θαλασσινό νερό. Εξωτερικά ερεθίσματα, όπως το φως, ενεργοποιούν τα ρομπότ και αναζητούν ενεργά ιόντα λιθίου καθώς κολυμπούν.
Αυτό, σύμφωνα με την ομάδα, βελτιώνει τις πιθανότητες σύλληψης του ορυκτού. Μόλις ολοκληρωθεί η εργασία τους, μπορούν να συλλεχθούν χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία. Αυτό επιτρέπει την ανάκτηση και την επαναχρησιμοποίηση των σωματιδίων.
«Σε αντίθεση με την παραδοσιακή εξόρυξη που σκάβει γη ή αντλεί άλμη από το υπέδαφος και απαιτεί τεράστιες ποσότητες ενέργειας, αυτά τα αυτόνομα μικρο/νανορομπότ κινούνται ελεύθερα μέσα στο θαλασσινό νερό για να συλλέξουν λίθιο με σχεδόν μηδενικό αποτύπωμα υποδομής», δήλωσε ο Qiu.
Μια πιο έξυπνη προσέγγιση
Παρόλο που η τεχνολογία δείχνει πολλά υποσχόμενη, η ομάδα αναγνώρισε ότι παραμένουν αρκετά τεχνικά εμπόδια πριν μπορέσει να αναπτυχθεί σε βιομηχανική κλίμακα. Μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις είναι ο επιλεκτικός διαχωρισμός του λιθίου από τα άλλα διαλυμένα ορυκτά που βρίσκονται φυσικά στο θαλασσινό νερό.
Για να αποδείξει ότι αυτά τα ρομπότ μπορούν να αντέξουν τα σκληρά θαλάσσια περιβάλλοντα ενώ λειτουργούν συνεχώς και οικονομικά, η ομάδα θα επικεντρωθεί τώρα στην ενίσχυση της απόδοσής τους, στη δοκιμή της αποτελεσματικότητας της ανάκτησης λιθίου και στην ανάπτυξη μεθόδων για την κλιμάκωση της τεχνολογίας για μεγαλύτερα συστήματα επίδειξης.
Το έργο συνδυάζει την εξειδίκευση στη μικρο- και νανορομποτική, τη βιομιμητική κίνηση, τη μηχανική έξυπνων υλικών, τον χαρακτηρισμό ανάκτησης λιθίου και τις δοκιμές θαλάσσιων συστημάτων. «Η ανάκτηση λιθίου από θαλασσινό νερό θα μπορούσε να αποτελέσει μια σταθερή εναλλακτική πηγή για την αντιμετώπιση της αυξανόμενης παγκόσμιας ζήτησης για λίθιο», κατέληξε ο Qiu σε μια δήλωση.
Το έργο είναι μία από τις 19 πρωτοβουλίες που επέλεξε το Υπουργείο Ενέργειας για την προώθηση τεχνολογιών που ενισχύουν την κρίσιμη αλυσίδα εφοδιασμού ορυκτών των ΗΠΑ. Στόχος του είναι να δημιουργήσει μια νέα οδό για την ανάκτηση λιθίου και την αποθήκευση ενέργειας.
www.worldenergynews.gr
