Світова потреба в літії стрімко зростає, адже саме цей метал лежить в основі акумуляторів для електромобілів і систем зберігання енергії від сонячних та вітрових електростанцій. Проте традиційні методи його видобутку залишаються повільними, дорогими та часто шкодять довкіллю. Тепер дослідники запропонували нову технологію, яка може значно змінити ситуацію.
Команда інженерів з Columbia Engineering розробила метод вилучення літію з солоних підземних вод — так званих брин — за допомогою спеціального температурочутливого розчинника. Деталі дослідження опубліковані у науковому журналі Joule. Технологія отримала назву S3E (switchable solvent selective extraction) і, за словами авторів, може зробити видобуток літію швидшим, дешевшим і доступним у місцях, де традиційні методи не працюють.
Сьогодні приблизно 40% світового літію отримують із солоних підземних вод у пустельних регіонах. Найпоширеніший спосіб — так зване сонячне випаровування: рідину викачують у великі відкриті басейни, де вона поступово випаровується під сонцем. Цей процес може тривати до двох років, потребує величезних площ і значних обсягів води. Саме тому він працює лише в окремих регіонах із сухим кліматом, наприклад у пустелі Атакама або в деяких районах Невади.
Нова технологія пропонує зовсім інший підхід. Замість тривалого випаровування використовується спеціальний розчинник, який реагує на зміну температури. При кімнатній температурі він «витягує» з розсолу іони літію разом із водою. Коли суміш нагрівають, розчинник віддає літій у чистіший потік рідини, після чого може знову використовуватися у наступному циклі.
Такий процес дозволяє вибірково відокремлювати літій навіть у складних сумішах, де він міститься у невеликих концентраціях. Під час експериментів технологія показала високу точність: вона витягувала літій приблизно у десять разів ефективніше, ніж натрій, і в дванадцять разів ефективніше, ніж калій. Крім того, система автоматично відокремлює магній — поширену домішку у літієвих розсолах.
Вчені протестували технологію на лабораторних зразках, створених за моделлю води з регіону Salton Sea у Південній Каліфорнії. Цей геотермальний район вважається одним із найбільших потенційних джерел літію у США. За оцінками експертів, його запасів може вистачити для виробництва батарей більш ніж для 375 мільйонів електромобілів.
Під час експериментів система змогла відновити майже 40% літію лише після чотирьох циклів роботи з тим самим розчинником. Це свідчить про потенціал технології для безперервного промислового процесу.
Науковці підкреслюють, що наразі їхня робота є лише доказом концепції, і технологію ще потрібно вдосконалити. Проте навіть на цьому етапі вона виглядає перспективною альтернативою двом основним способам видобутку літію — випаровуванню розсолів і видобутку з твердих порід, які мають значні екологічні недоліки.
За словами дослідників, новий підхід може працювати навіть на низькотемпературному теплі — наприклад, від промислових відходів або сонячних колекторів. Це робить процес не лише швидшим, а й потенційно екологічнішим.
Оскільки перехід до чистої енергетики набирає обертів, подібні технології можуть відіграти важливу роль у майбутньому. Вони допоможуть отримувати стратегічно важливі матеріали швидше, з меншим впливом на довкілля та з ширшого кола родовищ по всьому світу.