Morska voda novi rudnik litijuma

Prema nedavno objavljenoj studiji istraživači sa Univerziteta za nauku i tehnologiju King Abdullah razvili su, kako navode, ekonomski održiv sistem za izdvajanje litijuma visoke čistoće iz morske vode.

Prethodni napori da se litijum odvoji od smješe koju u morskoj vodi čini zajedno sa natrijumom, magnezijumom i kalijumom nisu bili u velikoj mjeri uspješni. Iako morska voda sadrži 5.000 puta više litijuma nego što sadrže izvori na kopnu, koncentracije u kojima je on prisutan su i dalje izuzetno niske, i iznose oko 0,2 ppm (dijelova na milion).

Da bi se pozabavio ovim problemom, tim koji je vodio Zhiping Lai isprobao je metodu koja nikada ranije nije korišćena za ekstrakciju litijumovih jona. Koristili su elektrohemijsku ćeliju koja sadrži keramičku membranu napravljenu od litijum-lantan-titanijum oksida (LLTO).

U studiji objavljenoj u časopisu Energy & Environmental Science, istraživači objašnjavaju da kristalna struktura keramičke membrane sadrži otvore dovoljno široke da propuste litijumove jone dok se veći joni metala zadržavaju.

Strukturno posmatrano, sama ćelija (jedinica) za proizvodnju sadrži tri odeljka. Morska voda ulazi u centralnu napojnu komoru, gde pozitivni litijumovi joni prolaze kroz LLTO membranu u bočni odeljak koji sadrži puferski rastvor i bakarnu katodu obloženu platinom i rutenijumom. U isto vrijeme negativni joni izlaze iz napojne komore kroz standardnu membranu za razmjenu anjona, prelazeći u treći odjeljak koji sadrži rastvor natrijum hlorida i anodu platine i rutenijuma.

Lai je sa svojim timom testirao sistem koristeći morsku vodu iz Crvenog mora. Pod naponom od 3,25 V, ćelija stvara gas vodonika na katodi i gas hlora na anodi. Ovo pokreće transport litijuma kroz LLTO membranu, gde se on akumulira u bočnoj komori. Ova voda obogaćena litijumom tada postaje sirovina za još četiri ciklusa prerade, da bi na kraju dostigla koncentraciju veću od 9,000 ppm.

Kako bi proizveli dovoljno čist proizvod, koji zadovoljava zahtjeve proizvođača baterija, naučnici su zatim prilagodili pH rastvora da bi se dobio čvrsti litijum-fosfat koji sadrži druge metalne jone u slabim tragovima.

Prema prognozama istraživača, ćelija za proizvodnju će trošiti vjerovatno 5 USD električne energije za izvlačenje jednog kilograma litijuma iz morske vode. To znači da bi vrijednost vodonika i hlora koje ćelija takođe proizvodi na kraju nadoknadila troškove energije, a zaostala morska voda bi se mogla koristiti u postrojenjima za desalinizaciju za obezbjeđivanje slatke vode.