Літій також можна витягти з стічних вод?

Кожен, хто користується мобільним телефоном, ноутбуком або електромобілем, повинен покладатися на літій. Існує великий попит на цей елемент. Хоча літій знаходиться в достатній кількості по всьому світу, отримання і видобуток літію все ще є складним і неефективним процесом.

Міждисциплінарна команда інженерів і вчених розробляє метод вилучення літію з забрудненої води.

Нове дослідження, опубліковане на цьому тижні в праці Національної академії наук, може спростити процес вилучення літію з розсолу, потенційно створюючи більшу пропозицію і знижуючи вартість компонентів батареї для живлення електромобілів, електроніки та широкого спектру інших пристроїв.

В даний час літій найчастіше отримують з солоної води в Південній Америці шляхом сонячного випаровування, що є дорогим процесом і може зайняти кілька років. Крім того, в цьому процесі буде втрачено велику кількість літію.

Дослідницькі групи Техаського університету в Остіні і Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі розробили мембрану, яка може точно відокремити літій від інших іонів, таких як натрій, значно підвищуючи ефективність збору бажаних елементів.

Бенні Фріман, професор кафедри хімічної інженерії в Техаському університеті в Остіні, сказав: «Результати цього дослідження мають велике значення для вирішення основних ресурсних обмежень літію, і можна видобувати літій з води, що утворюється з видобутку нафти і газу для батарей і співавтора робіт».

Крім розсолу, стічні води від видобутку нафти і газу також містять літій, але сьогодні він не розроблений. Дослідники заявили, що вода з гідророзриву сланцю Eagle Ford в Техасі може виробляти достатньо літію для 300 акумуляторів електромобілів або 1,7 мільйона смартфонів всього за один тиждень. Цей приклад показує масштаб можливостей для цієї нової технології в значному збільшенні поставок літію і зниженні вартості обладнання, залежного від нього.

Ядром цього відкриття є нова полімерна мембрана, зроблена дослідниками за допомогою коронного ефіру, яка є лігандом з певною хімічною функцією і може зв'язувати деякі іони. Коронні ефіри раніше не застосовувалися і не вивчалися як частина мембрани очищення води, але вони можуть бути ключовим компонентом екстракції літію, конкретної молекули у воді.

У більшості полімерів натрій проходить через мембрану швидше, ніж літій. Однак у цих нових матеріалах літій рухається швидше, ніж натрій, який є поширеним забруднювачем літію, що містить розсіл. За допомогою комп'ютерного моделювання команда з'ясувала, чому це сталося. Іони натрію поєднуються з коронними ефірами, щоб уповільнити їх, в той час як іони літію залишаються незв'язані, дозволяючи їм швидше проходити через полімер.

Ці висновки являють собою новий рубіж в мембранній науці і вимагають всебічної співпраці між університетами в області синтезу полімерів, характеристики мембрани, моделювання та моделювання. Дослідження було підтримано центром матеріалів водної та енергетичної системи, дослідницьким центром енергетичних прикордонних ресурсів UT Austin, що фінансується Міністерством енергетики США.