Rivoluzione nell'estrazione del litio?
Una nuova scoperta sulle membrane consente un'estrazione più pulita del litio
I ricercatori hanno sviluppato un nuovo processo per l'estrazione sostenibile del litio che potrebbe contribuire a soddisfare la crescente domanda globale di questo metallo, utilizzato nelle batterie dei veicoli elettrici e per immagazzinare energia rinnovabile.
Gli attuali metodi di estrazione del litio sono dannosi per l'ambiente e approcci più sostenibili sono difficili da implementare su larga scala. Tuttavia, gli scienziati hanno sviluppato nuove membrane che possono essere utilizzate per estrarre il litio direttamente dall'acqua di mare salata utilizzando l'elettricità, lasciando gli altri ioni metallici.
Il gruppo internazionale di ricercatori provenienti da Regno Unito, Francia e Cina ha pubblicato i propri risultati sulla rivista Nature Water (12 marzo) e ha scoperto che il processo è una promettente alternativa ai metodi convenzionali di estrazione del litio.
La co-autrice, la professoressa Melanie Britton dell'Università di Birmingham, ha dichiarato: "C'è un urgente bisogno di processi più sostenibili che affrontino le sfide globali della disponibilità di minerali e dell'approvvigionamento di acqua pulita e che portino a un'economia circolare.
Riteniamo che le nostre scoperte possano portare a un'estrazione più efficiente e sostenibile del litio, che è fondamentale per le batterie che alimentano dispositivi di uso quotidiano come smartphone, computer portatili e veicoli elettrici".
Le nuove membrane di filtrazione consentono l'estrazione diretta del litio dalla salamoia dei laghi salati attraverso un processo di elettrodialisi selettiva che separa efficacemente gli ioni di litio dagli altri ioni presenti nella salamoia.
Il dottor Qilei Song dell'Imperial College di Londra, che ha guidato il lavoro, ha commentato: "La nostra ricerca potrebbe ridurre l'impatto ambientale dell'estrazione del litio e contribuire allo sviluppo di sistemi di accumulo energetico più efficienti per le fonti di energia rinnovabili. Potrebbero esserci applicazioni anche in altri settori del recupero delle risorse, come ad esempio il recupero di metalli critici dalle acque reflue, la plastica e il riciclaggio delle batterie".
Questi nuovi filtri sono in grado di distinguere tra gli ioni con una sola carica elettrica (monovalenti) e quelli con due cariche (divalenti) e sono quindi ottimi per separare i diversi tipi di ioni salini.
Le membrane utilizzano canali molto piccoli, inferiori a un nanometro (un miliardesimo di metro), rivestiti con speciali gruppi chimici che interagiscono con gli ioni al loro passaggio. Il dottorando Louie Lovell del team del professor Britton ha utilizzato la tecnica della risonanza magnetica nucleare a gradiente di campo pulsato (PFG-NMR) per caratterizzare la diffusione di acqua e ioni nei canali sub-nanometrici delle membrane.
Hanno scoperto che i coefficienti di diffusione dell'acqua dipendono fortemente dalle dimensioni dei canali e dai gruppi chimici presenti nelle membrane. Queste membrane possono essere utilizzate per produrre carbonato di litio (Li2CO3) molto puro e di qualità sufficiente per l'uso nelle batterie.
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Pubblicazione originale
‘Solution-processable polymer membranes with hydrophilic subnanometre pores for sustainable lithium extraction’ - Dingchang Yang, Yijie Yang, Toby Wong, Sunshine Iguodala, Anqi Wang, Louie Lovell, Fabrizia Foglia, Peter Fouquet, Charlotte Breakwell, Zhiyu Fan, Yanlin Wang, Melanie M. Britton, Daryl R. Williams, Nilay Shah, Tongwen Xu, Neil B. McKeown, Maria-Magdalena Titirici, Kim E. Jelfs, and Qilei Song is published in Nature Water
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