Литият влиза в състава на повечето батерии и се нуждаем от него както за батериите на електромобилите, така и за батериите на нашите смартфони. Литият е ценен за акумулаторни устройства, защото съхранява повече енергия спрямо теглото си, отколкото други материали за батерии. Производителите използват повече от 160 000 тона материал всяка година, което се очаква да нарасне близо 10 пъти през следващото десетилетие.
Добивът му вреди на околната среда и също така е изчерпаем ресурс – с увеличаването на добива му заради нарастващото търсене в технологични сектор, се прогнозира, че наличността му ще се изчерпи до 2080 г.
Добра новина е, че именно в ерата на експоненциално развитие на технологиите, може и да не се наложи да се откажем от употребата на литий. Учените твърдят, че са намерили начин да извличат литий от морска вода. Иновативното решение идва от Университета за наука и технологии „Крал Абдула“ в Саудитска Арабия, където екип от учени предлага добивът на литий да се измести в океана, разказват от Freethink.
Учените твърдят, че са създали достъпен метод за извличане на литий от морската вода. Това революционно откритие може би ще направи този елемент практически неизчерпаем.
Освен че е изключително вреден за околната среда, наземният добив на литий използва огромни количества вода, а именно до 500 000 галона вода на тон извлечен литий.
В морската вода се съдържа 5000 пъти повече от количеството литий, който се намира на сушата, но е в много ниски концентрации. Световните океани съдържат около 180 милиарда тона литий, но тъй като е разреден, присъства в приблизително 0,2 части на милион. Това е и причината предишните опити за извличането му от океана да са били неефективни.
Как работи откритието?
Екипът, работещ по тази технология, е ръководен от професор Zhiping Lai. Техният подход за добив на литий е уникален и бива представен в статия в списание Energy & Environmental Science. Екипът успява да създаде електрохимична клетка, съдържаща керамична мембрана, направена от литиев лантанов титанов оксид (LLTO). Просто казано, това е обикновена мрежа, която филтрира лития.
Кристалната структура на клетката има малки пори. В резултат на това литиевите йони могат да преминат през пролуки в мембраната, докато по-големите метални йони са блокирани.
Вътре в клетката има три камери. Първо, морската вода се влива в централна захранваща камера, където положителните и отрицателните йони се разделят. След това положителните йони преминават през мембраната LLTO в странична камера, докато отрицателните йони излизат в отделна трета камера. Накрая концентрираната с литий вода отново се подава през системата и процесът се повтаря.
Екипът обяснява в изявление как с всеки цикъл на обработка концентрацията на литий става все по-висока. Също така те разказват и за направената лека корекция на pH на разтворите, с която се гарантира, че крайният литиев разтвор почти няма следи от други метали. Това прави крайния продукт достатъчно чист, за да изпълни спецификациите на производителите на батерии, съобщава Mining Dot Com.
Ефективност
За момента тази нова система не може да замени стандартния добив на литий. Процесът все още се тества и трябва да докаже, че може да се приложи в голям мащаб, но екипът е на мнение, че наистина може да стане рентабилен.
След проведено икономическо проучване учените заключиха, че ако електроенергията струва 65 долара за MWh (близо до средната стойност за бизнеса в Саудитска Арабия), процесът ще изисква само 5 долара електроенергия за извличане на 1 килограм литий от солена вода.
Процесът може все още да не е икономически изгоден, но цената на лития скочи, производителите на батерии е напълно възможно да започнат да го търсят в морето.
Предишни опити
В Националния университет в Сеул други изследователи също са се опитали да извлекат литий от морската вода, като използват електроди на литиево-йонни батерии, без да е необходимо първо да се изпари водата, съобщава Science. Тези електроди се състоят от подобни на сандвич слоести материали, предназначени да улавят и задържат литиеви йони, докато батерията се зарежда.
В морската вода отрицателно електрическо напрежение, приложено към хващащ литий електрод, изтегля литиеви йони в електрода. Но това също така привлича и натрия, химично подобен елемент, който е около 100 000 пъти по-разпространен в морската вода от лития. Ако двата елемента си проправят път в електрода с еднаква скорост, натрият почти напълно измества лития и това е причината процесът да не е толкова ефективен.
Въпреки това според Jang Wook Choi, инженер-химик в Националния университет в Сеул, който не е участвал в работата, това е значителен напредък, защото смята, че подходът може да се окаже полезен и за възстановяване на литий от използвани батерии.
