Každý, kdo používá mobilní telefon, notebook nebo elektromobil, se musí spolehnout na lithium. Po tomto prvku je velká poptávka. Přestože je lithium po celém světě v dostatečném množství, získávání a těžba lithia je stále náročný a neefektivní proces.
Mezioborový tým inženýrů a vědců vyvíjí metodu k extrakci lithia z kontaminované vody.
Nový výzkum zveřejněný tento týden ve sbornících Národní akademie věd by mohl zjednodušit proces získávání lithia ze solanky, což by potenciálně vedlo k větší nabídce a snížení nákladů na součásti baterií pro pohon elektrických vozidel, elektroniky a celé řady dalších zařízení.
V současné době se lithium nejčastěji získává ze slané vody v Jižní Americe solárním odpařováním, což je nákladný proces, který může trvat několik let. V tomto procesu se navíc ztratí velké množství lithia.
Výzkumné týmy z University of Texas v Austinu a University of California v Santa Barbara navrhly membránu, která dokáže přesně oddělit lithium od jiných iontů, jako je sodík, čímž se výrazně zvýší účinnost shromažďování kýžených prvků.
Benny Freeman, profesor katedry chemického inženýrství mcketty na Texaské univerzitě v Austinu, řekl:&“; zjištění této studie mají velký význam pro vyřešení hlavních omezení zdrojů lithia a je možné lithium extrahovat z vody generované z výroby ropy a plynu pro baterie a spoluautor příspěvků."
Kromě solanky obsahuje odpadní voda z těžby ropy a plynu také lithium, ale ta se dnes nevyvíjí. Vědci uvedli, že voda z hydraulického štěpení břidlic Eagle Ford v Texasu by dokázala za jediný týden vyrobit dostatek lithia pro 300 baterií elektrických vozidel nebo 1,7 milionu smartphonů. Tento příklad ukazuje rozsah příležitostí pro tuto novou technologii ve významném zvýšení dodávek lithia a snížení nákladů na zařízení na něm závislá.
Jádrem tohoto objevu je nová polymerní membrána vyrobená vědci pomocí korunového etheru, což je ligand se specifickou chemickou funkcí a může vázat některé ionty. Korunní ethery nebyly dříve používány ani studovány jako součást membrány pro úpravu vody, ale mohou být klíčovou součástí extrakce lithia, specifické molekuly ve vodě.
Ve většině polymerů sodík prochází membránou rychleji než lithium. V těchto nových materiálech se však lithium pohybuje rychleji než sodík, což je běžná znečišťující látka v solance obsahující lithium. Prostřednictvím počítačového modelování tým zjistil, proč se to stalo. Sodné ionty se kombinují s korunními ethery, aby je zpomalily, zatímco lithné ionty zůstávají nevázané, což jim umožňuje rychlejší průchod polymerem.
Tato zjištění představují novou hranici v oblasti membránové vědy a vyžadují komplexní spolupráci mezi univerzitami v oblasti polymerní syntézy, membránové charakterizace a modelování a simulace. Výzkum byl podpořen střediskem materiálů pro vodní a energetický systém, výzkumným střediskem UT Austin na hranicích energií financovaným americkým ministerstvem energetiky.