دانشمندان آمریکایی توسعه استخراج الکتریکی با راندمان 92٪ برای لیتیوم با 75٪ کاهش انتشار
پژوهشگران دانشگاه پنسیلوانیا یک روش الکتروشیمیایی برای استخراج لیتیوم از سنگ معدن توسعه داده‌اند.
این فرآیند از یک جریان الکتریکی و پراکسید هیدروژن استفاده می‌کند و می‌تواند تولید لیتیوم را متحول کند و به رشد وسیله‌های نقلیه الکتریکی و دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل کمک کند.
فایفی شی، استادیار مهندسی انرژی در دانشگاه پنسیلوانیا و محقق اصلی این پروژه گفت: «ما واقعاً فکر می‌کنیم این یک انقلاب است.»
«الکتروشیمی در حال باز کردن درب‌های زیادی به تحقیقات جالب و بین‌رشته‌ای در زمینه معدن‌کاری یا فرآوری مواد معدنی است.»
مطالعه جدید به پتانسیل این روش نوآورانه اشاره می‌کند
پژوهشگران در بیانیه مطبوعاتی گفتند: «دو راه رایج برای برداشت لیتیوم وجود دارد: از طریق دریاچه‌های بزرگ آب‌نمک یا از معدن لیتیوم درون سازه‌های سنگی.»
«در حال حاضر، 70 درصد لیتیوم از طریق آب‌نمک استخراج می‌شود به دلیل هزینه کم، اما هر دو اثرات بدی دارند.»
استخراج آب‌نمک شامل تبخیر دریاچه‌های بزرگ نمک برای جدا کردن نمک‌های لیتیوم است. این فرآیند مقرون به صرفه است اما زمان‌بر بوده و می‌تواند به شدت به محیط اطراف آسیب برساند و خاک برهنه‌ای را باقی گذارد که قادر به حمایت از حیات گیاهی نیست.
در همین حین، تصفیه معدن با استفاده از اسیدهای قوی و دمای بالا برای استخراج لیتیوم از سازه‌های سنگی استفاده می‌شود. با این حال، حرارت بالا نیاز به مصرف انرژی قابل توجهی دارد.
شی گفت: «اولاً، فقط به زیرساخت‌های سنگین مورد نیاز برای تحمل آن حرارت روزانه فکر کنید؛ این هزینه‌بر و یک خطر بالقوه برای کارگران است.»
«ثانیاً، ما نمی‌توانیم محیط خود را فقط برای تولید لیتیوم به خطر بیاندازیم. پتانسیل یک روش پایدارتر برای ایجاد وسایل نقلیه الکتریکی می‌تواند به عنوان یک چندبرابر عمل کند و به ما در دستیابی به انتشار خالص صفر کمک کند.»
روش الکتروشیمیایی توسعه یافته توسط تیم شی، نیاز به بالای دماها، فشارها و مواد شیمیایی متراکم را حذف می‌کند.
روش الکتروشیمیایی کارایی و پایداری را افزایش می‌دهد
با اعمال یک میدان الکتریکی به ماده معدنی اسپودومن، پژوهشگران قادر بودند به طور موثر یون‌های لیتیوم را استخراج کنند بدون اثرات بد مرتبط با روش‌های مرسوم.
شی توضیح داد: «استخراج لیتیوم از آب‌نمک شما را مجبور می‌کند صبر کنید تا آب آهسته تبخیر شود، شما نمی‌توانید سرعت تولید نمک را کنترل کنید و تنها می‌توانید با افزایش مساحت سطح - بنابراین دریاچه‌های نمک بیشتر و اثرات بد بیشتر - تولید بیشتری داشته باشید.»
«با این حال، با روش ما می‌توانیم هر چقدر اسپودومن که بخواهیم اضافه کنیم و به سادگی جریان الکتریکی را افزایش دهیم تا واکنش تصفیه را تولید کنیم یا تسریع کنیم.»
پژوهشگران به 92.2 درصد کارایی استخراج دست یافتند که با روش‌های مرسوم قابل مقایسه است، در حالی که زمان پردازش را به شدت کاهش داده و نیاز به مراحل اضافی پاک‌سازی را حذف کردند.
علاوه بر این، فرآیند الکتروشیمیایی تخمین زده می‌شود که هزینه را 35.6 درصد کاهش دهد و انتشار CO2 را 75.3 درصد نسبت به روش‌های فعلی کاهش دهد.
ژنگ لی، هم‌نویسنده مطالعه، گفت: «یک عامل کلیدی برای صرفه‌جویی در هزینه و کاهش انتشار این است که روش ما تنها از برق استفاده می‌کند و بسیار کارآمد است، بر خلاف روش فعلی که از برق و گاز طبیعی به عنوان ورودی انرژی استفاده می‌کند.»
تحقیقات آینده و پیامدها
در حالی که تمرکز اولیه پژوهش بر روی فرآیند استخراج بود، تیم اکنون در حال کار بر روی توسعه یک روش الکتروشیمیایی برای بازیابی انتخابی لیتیوم به پیش‌سازهای جامد مناسب برای استفاده صنعتی مستقیم است.
پژوهشگران بر این باورند که این نوآوری پتانسیل تبدیل صنعت لیتیوم را دارد و به شیوه‌های پایدارتری در فرآوری مواد معدنی راه خواهد داشت.
با تحقیقات و توسعه بیشتر، این روش الکتروشیمیایی می‌تواند به پذیرش گسترده وسایل نقلیه الکتریکی و سایر فناوری‌های انرژی پاک کمک کند.
