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La tecnologia emergente potrebbe aiutare a estrarre il litio da nuove fonti

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La professoressa Chong Liu (a destra) e il suo team utilizzano materiali e membrane per elettrodi specializzati per estrarre gli ioni di litio dalle salamoie senza la necessità di sostanze chimiche aggressive. Credito: John Zich

Man mano che sempre più conducenti adottano veicoli ibridi ed elettrici plug-in, la domanda di batterie agli ioni di litio continuerà ad esplodere nel prossimo decennio. Ma i processi per l’estrazione del litio possono richiedere molto tempo e sostanze chimiche e le fonti tradizionali, tra cui salamoia e hard rock, potrebbero alla fine essere esaurite.

Scienziati e ingegneri stanno ora cercando fonti d’acqua non convenzionali, tra cui acqua prodotta da petrolio e gas, salamoia geotermica e salamoia rifiutata dalla desalinizzazione dell’acqua di mare. Ma quanto litio si trova all’interno di queste fonti e come estrarlo al meglio, rimane una questione aperta.

Asst. Insegnante. La squadra di Chong Liu ora ha la risposta. Analizzando più di 122.000 fonti d’acqua non convenzionali, lei e il suo team hanno scoperto che, in effetti, c’è abbastanza litio all’interno di queste fonti da renderne utile l’estrazione.

Hanno anche scoperto che la composizione di queste fonti – la quantità di sodio, magnesio, potassio e calcio – può influenzare le prestazioni di estrazione di una tecnologia emergente, fornendo informazioni chiave per perfezionarla e ottimizzarla. I risultati sono stati pubblicati nel Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

“Spero che questi risultati incoraggino altri a studiare l’estrazione del litio, in particolare per trovare materiali migliori in grado di aumentare la selettività del litio”, ha affermato Liu.

Trovare le fonti e i materiali giusti

La tecnologia studiata da Liu e dal suo team è l’intercalazione elettrochimica, un metodo altamente selettivo per l’estrazione del litio che non è stato studiato ampiamente tra diverse fonti d’acqua. Il metodo utilizza materiali per elettrodi o membrane per guidare gli ioni dalla fonte d’acqua in una struttura solida. Il processo di intercalazione sottrae l’acqua agli ioni e gli ioni di litio si legano a una struttura materiale che è stata progettata per favorirli.

Ma queste fonti d’acqua contengono anche ioni che sono molto simili agli ioni di litio sia in massa che in carica, ovvero sodio, magnesio, potassio e calcio. Il team voleva capire meglio come la rete di questi ioni influenzi la selettività dell’intercalazione elettrochimica del litio.

Hanno scoperto che il sodio agisce come un concorrente per i siti di stoccaggio all’interno della struttura del materiale, mentre il magnesio e il calcio possono influenzare il trasferimento di carica del litio, influenzando in definitiva quanto sia selettivo il materiale.

“Questo dimostra che la sfida chiave del metodo di intercalazione elettrochimica è come migliorare la selettività del litio rispetto al sodio”, afferma Liu. “Mostriamo che è la preoccupazione principale che gli scienziati dovrebbero prendere in considerazione per andare avanti”.

Liu spera che questi risultati ispireranno scienziati e ingegneri a identificare materiali che possono aumentare la selettività del litio e anche lei e il suo team stanno studiando materiali per questo scopo.

“Abbiamo definito meglio il parco giochi e ora più persone possono partecipare e studiare l’estrazione del litio”, ha affermato.


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