هدف صنعت خودروی الکتریکی چین: استخراج کارآمد لیتیوم از شورابه‌های کم‌کیفیت
پژوهشگران در چین در حال بررسی روش‌های نوآورانه‌ای برای استخراج لیتیوم از شورابه‌های کم‌کیفیت مانند آب دریا و دریاچه‌های نمک هستند.
برای تسهیل تولید باتری‌های لیتیومی جهت استفاده در ساخت و ذخیره‌سازی انرژی، این تحولات به دنبال دستیابی به منابع فراوان اما دیگر دست‌نخورده است.
بر اساس مطالعه‌ای از دانشگاه نانجینگ، افزایش تقاضا برای فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی (EVs) ممکن است منجر به کاهش عرضه فعلی لیتیوم تا سال ۲۰۲۹ شود.
طبق یک رسانه خبری آنلاین چینی، به‌دلیل کمبود قریب‌الوقوع منابع، دانشمندان در حال بررسی روش‌های جدید برای استخراج لیتیوم از منابع غیرمعمول مانند دریاچه‌های نمک، آب دریا و حتی رسوب‌های سراسر جهان هستند.
افزایش تقاضا
نیاز به تکنیک‌های پایدار استخراج لیتیوم به وسیله افزایش تقاضا برای فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر و خودروهای الکتریکی (EVs) تحریک می‌شود.
روش‌های متداول، مانند استخراج سنگ معدنی و حذف لیتیوم از شورابه‌ها، انرژی‌بر هستند، گازهای گلخانه‌ای زیادی تولید می‌کنند، و به زمین و منابع آب زیرزمینی آسیب می‌رسانند. این روش‌ها منجر به مشکلات زنجیره تامین و زیست‌محیطی می‌شوند و نیاز به جایگزین‌های مؤثر و پایدار را برجسته می‌کنند.
به‌دلیل دسترس‌پذیری گسترده و ذخایر بزرگ‌شان، شورابه‌های کم‌کیفیت—مانند مایعات رسوبی، سیالات زمین‌گرمایی، آب‌های تولیدشده در میادین نفتی، آب دریا، و برخی از دریاچه‌های نمک—نمایانگر منبعی امیدوارکننده اما استفاده‌نشده هستند.
با این وجود، به‌دلیل محتوای کم لیتیوم و نسبت زیاد منیزیم به لیتیوم، استخراج لیتیوم از این منابع همچنان از لحاظ فنی دشوار است. تکنیک‌های پیشرفته استخراج مورد نیاز هستند تا از این منابع به بهترین شکل استفاده شود.
به گزارش روزنامه ساوت چاینا مورنینگ پست ( SCMP )، معادن سخت‌صخره‌ای از جاهایی مانند زیمباوه و منابع شورابه با غلظت بالا در آمریکای جنوبی، منابع اصلی لیتیوم برای چین، بزرگترین پالایشگر لیتیوم در جهان، هستند.
برای برآورده کردن تقاضای داخلی، شرکت‌های معدنی چینی فعالیت‌های خود را در زیمبابوه گسترش داده‌اند و زنجیره‌های تامین جهانی لیتیوم را تقویت کرده‌اند. چین به‌عنوان پرچمدار تولید باتری‌های لیتیوم-یونی، ۷۷ درصد از باتری‌های اتومبیل‌های الکتریکی جهان را تأمین می‌کند، با صادرات مشترک بیش از ۱۳۹ میلیارد دلار در ۲۰۲۳.
با وجود جایگزین‌های نوظهوری همچون باتری‌های سدیم-یونی، انتظار می‌رود که باتری‌های لیتیوم-یونی به خاطر بهره‌وری و چگالی انرژی بالا همچنان مسلط باقی بمانند. افزایش تقاضا می‌تواند تا پایان دهه ذخایر جهانی لیتیوم را کاهش دهد و نیاز فوری به راه‌حل‌های نوآورانه را پررنگ‌تر کند.
بهینه‌سازی منابع شورابه
پژوهشگران اصطلاح «شورابه کم‌کیفیت» را معرفی کردند تا منابعی با غلظت‌های لیتیوم کمتر از ۰.۲۶ گرم در لیتر یا نسبت منیزیم به لیتیوم بیش از ۶.۱۵ را توصیف کنند.
این شرایط روش‌های استخراج سنتی را به چالش می‌کشد، که لیتیوم را با تبخیر آب متمرکز کرده و با استفاده از مواد شیمیایی از عناصر دیگر جدا می‌کند. برای چنین شورابه‌هایی، روش‌های متعارف بخاطر غلظت پایین و استخراج مشترک اجزای ناخواسته ناکارآمد هستند.
پژوهشگران پیشرفت‌ها در روش‌های پیش‌تمرکز و استخراج مستقیم را بررسی کردند تا این مشکلات را حل کنند، طبق گزارش SCMP . یک روش ته‌نشینی بهبودیافته که توسط گروهی از دانشگاه فناوری چنگدو ایجاد شد، منیزیم را به طور موثری حذف کرده و کاهش لیتیوم را به ۰.۴ درصد می‌رساند.
در یک دریاچه نمک در چینگهای، پژوهشگران دانشگاه نانجینگ دریافتند که روش‌های استخراج حلالی کارآیی بیش از ۶۵ درصد برای بازیابی لیتیوم دارند.
روش‌های نوآورانه دیگری که مورد بررسی قرار گرفته‌اند شامل غشاهای فیلتری که از گرادیان فشار یا میدان الکتریکی برای جداسازی لیتیوم استفاده می‌کنند و نیز روش‌های الکتروشیمیایی با بهره‌گیری از خواص یون‌ها هستند، گزارش SCMP .
طبق این مطالعه، بهینه‌سازی استخراج لیتیوم از شورابه‌های کم‌کیفیت ممکن است با تلفیق روش‌های مختلف صورت گیرد. به عنوان مثال، کارآیی می‌تواند با ترکیب استخراج با شیرین‌سازی آب دریا یا گنجاندن انرژی تجدیدپذیر در فرآیند افزایش یابد.
پتانسیل شورابه‌های کم‌کیفیت برای سهم‌گذاری قابل توجه در تولید پایدار لیتیوم، تقویت سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی و پیشبرد تغییر جهانی به منابع انرژی پاکتر توسط پژوهشگران پررنگ شد.
جزئیات تحقیق این گروه در ژورنال Nature منتشر شد.
