روش جدید استنفورد استخراج لیتیوم را ۴۰ درصد ارزان‌تر و پایدارتر می‌کند

محققان روش جدیدی برای استخراج لیتیوم از آب نمک یا آب شور با هزینه بسیار کمتر از روش‌های استخراج کنونی ابداع کرده‌اند.

محققان دانشگاه استنفورد این مطالعات را برای فناوری جدیدی انجام داده‌اند که می‌تواند هزینه استخراج لیتیوم را به کمتر از یک‌چهارم قیمت فعلی این فلز در بازار کاهش دهد.

روش «الکترو دیالیز جفت ردوکس» برای استخراج پایدار لیتیوم از آب نمک، نه تنها قابل اعتمادتر بلکه در استفاده از منابع طبیعی پایدارتر است.

افزایش تقاضای لیتیوم در سراسر جهان

تحول به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر باعث افزایش تقاضای لیتیوم در سراسر جهان شده است. بر اساس گزارش McKinsey & Co، تقاضا برای لیتیوم تا سال ۲۰۳۰ به ۳ تا ۴ میلیون تن متریک خواهد رسید.

برای پاسخگویی به این تقاضای رو به رشد، نیاز به استخراج معادن بیشتر و بهره‌برداری بیشتر از منابع زمینی وجود دارد. فلز لیتیوم از طریق آب‌نمک‌های دریاچه‌های نمکی و سنگ‌های معدنی با عیار بالا از طریق تکنیک‌های تبخیر و رسوب‌گذاری شیمیایی استخراج می‌شود.

روش‌های استخراج سنتی با چالش‌های مختلفی روبرو هستند، مانند محدودیت در سازگاری به دلیل حساسیت ساختارهای زمین‌شناسی معادن و وابستگی به شرایط آب و هوایی خاص. این چالش‌ها هزینه‌های استخراج را افزایش می‌دهد و محصول نهایی را گران می‌کند.

به همین دلیل، تکنیک‌های استخراج مستقیم لیتیوم برای سازگاری زیست‌محیطی، کارایی و دیگر دلایل محبوبیت پیدا کرده‌اند. روش‌های اصلی در این زمینه بر اساس فرآیندهای الکتروشیمیایی مانند پمپاژ یون، الکترو دیالیز و الکترولیز هستند.

روش جدید پیشنهادی محققان دانشگاه استنفورد

روش جدیدی که محققان دانشگاه استنفورد پیشنهاد کرده‌اند، روش «الکترو دیالیز جفت ردوکس» برای استخراج پایدار لیتیوم از آب‌نمک دریاچه‌ها و آب‌نمک‌های حاصل از استخراج نفت است.

این روش از همان واکنش کاهشی اکسیداسیون که اساس الکترو دیالیز است استفاده می‌کند، اما در جهت مخالف کار می‌کند: واکنش تکامل هیدروژن (HER) و واکنش اکسیداسیون هیدروژن (HOR).

این روش از غشای انتخابی یون لیتیوم SSE استفاده می‌کند که تنها یون‌های لیتیوم می‌توانند از طریق غشا از آب نمک به محلول گیرنده منتقل شوند.

این روش از برق استفاده می‌کند تا لیتیوم را از طریق یک غشای الکترولیت جامد از آبی با غلظت کم لیتیوم به محلولی با غلظت بیشتر و خلوص بالا منتقل کند.

«مزایای کارایی و هزینه ذاتی روش ما، آن را به عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای تکنیک‌های استخراج کنونی و یک تغییر دهنده بازی برای زنجیره تأمین لیتیوم مطرح می‌کند»، به گفته ایی چوی، نویسنده ارشد و استاد مهندسی مواد و علوم در دانشکده مهندسی.

طبق مقاله‌ای توسط گزارش استنفورد، تیم تحقیقاتی تخمین می‌زند که هزینه‌ی استفاده از این روش بین ۳۵۰۰ تا ۴۴۰۰ دلار در هر تن هیدروکسید لیتیوم با خلوص بالا است که می‌تواند به راحتی به کربنات لیتیوم با درجه باتری تبدیل شود.

این کاهش بزرگی نسبت به هزینه‌های حدود ۹۱۰۰ دلار در هر تن برای فناوری غالب کنونی استخراج لیتیوم از آب نمک است.

به گفته محققان، این روش جدید از کمتر از ۱۰ درصد برق مورد نیاز فناوری استخراج آب نمک کنونی استفاده می‌کند و انتخاب‌پذیری لیتیوم تقریباً ۱۰۰ درصد دارد و آن را بسیار کارآمد می‌کند.

«مزایای نمایش داده شده توسط روش ما نسبت به تکنیک‌های استخراج لیتیوم سنتی، قابلیت آن را در تولید لیتیوم سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه افزایش می‌دهد»، به گفته رانگ شو، نویسنده مشترک این مطالعه و پژوهشگر سابق پسا دکترا در آزمایشگاه چوی.