Nuova tecnica di estrazione rivoluziona la produzione di Litio
Una nuova tecnica per l’estrazione del litio: più veloce e sostenibile
Ricercatori dell’Università di Princeton hanno sviluppato una nuova tecnica per l’estrazione del litio che utilizza fibre porose, riducendo significativamente il tempo e lo spazio necessari per la produzione. Questo metodo ecologico, che separa il litio dal sodio attraverso l’evaporazione e l’azione capillare, potrebbe rivoluzionare l’industria delle batterie.
• Una nuova tecnica per l’estrazione del litio: più veloce e sostenibile
• Il cuore della tecnica: fibre porose e azione capillare
• Separazione naturale di litio e sodio
• Un metodo ecologico e risparmioso
• Un ostacolo alla transizione verso una società a basso impatto di carbonio
• Un bacino di evaporazione su un filo
• La tecnica del filo: più compatta e veloce
• Operazioni compatte, a basso costo e rapide
• Un futuro promettente per l’estrazione del litio
Il litio, elemento essenziale nelle batterie dei veicoli elettrici e nei sistemi di accumulo energetico, promette un futuro più verde. Tuttavia, la sua produzione comporta notevoli implicazioni ambientali. L’estrazione del litio dalle acque salate richiede ampie superfici di terreno e molto tempo, con grandi operazioni che si estendono su decine di chilometri quadrati e che spesso richiedono oltre un anno per iniziare la produzione.
Ora, i ricercatori di Princeton hanno sviluppato una tecnica di estrazione che riduce la quantità di terreno e il tempo necessari per la produzione di litio. Secondo i ricercatori, il loro sistema può migliorare la produzione nelle strutture di litio esistenti e sfruttare fonti precedentemente considerate troppo piccole o diluite per essere utili.
Il cuore della tecnica: fibre porose e azione capillare
Il nucleo della tecnica, descritto in un articolo recentemente pubblicato in Nature Water, è un insieme di fibre porose avvolte in fili, che i ricercatori hanno progettato per avere un nucleo che ama l’acqua e una superficie che la respinge. Quando le estremità vengono immerse in una soluzione di acqua salata, l’acqua sale lungo i fili attraverso l’azione capillare – lo stesso processo che gli alberi utilizzano per trasportare l’acqua dalle radici alle foglie.
L’acqua evapora rapidamente dalla superficie di ogni filo, lasciando dietro di sé ioni di sale come sodio e litio. Man mano che l’acqua continua ad evaporare, i sali diventano sempre più concentrati e alla fine formano cristalli di cloruro di sodio e cloruro di litio sui fili, permettendo una facile raccolta.
Separazione naturale di litio e sodio
Oltre a concentrare i sali, la tecnica fa sì che il litio e il sodio cristallizzino in luoghi distinti lungo il filo a causa delle loro diverse proprietà fisiche. Il sodio, con bassa solubilità, cristallizza nella parte inferiore del filo, mentre i sali di litio altamente solubili cristallizzano vicino alla cima. La separazione naturale ha permesso al team di raccogliere litio e sodio individualmente, un’impresa che normalmente richiede l’uso di ulteriori sostanze chimiche.
Un metodo ecologico e risparmioso
“Abbiamo cercato di sfruttare i processi fondamentali di evaporazione e azione capillare per concentrare, separare e raccogliere il litio”, ha dichiarato Z. Jason Ren, professore di ingegneria civile e ambientale e del Andlinger Center for Energy and the Environment a Princeton e leader del team di ricerca. “Non abbiamo bisogno di applicare ulteriori sostanze chimiche, come avviene con molte altre tecnologie di estrazione, e il processo risparmia molta acqua rispetto ai tradizionali metodi di evaporazione”.
Un ostacolo alla transizione verso una società a basso impatto di carbonio
La fornitura limitata di litio è un ostacolo alla transizione verso una società a basso impatto di carbonio, ha aggiunto Ren. “Il nostro approccio è economico, facile da gestire e richiede pochissima energia. È una soluzione ecologica a una sfida energetica critica”.
Un bacino di evaporazione su un filo
L’estrazione tradizionale della salamoia comporta la costruzione di una serie di enormi bacini di evaporazione per concentrare il litio da salares, laghi salati o falde acquifere. Il processo può richiedere da diversi mesi a qualche anno. Le operazioni sono commercialmente valide solo in poche località in tutto il mondo che hanno concentrazioni iniziali di litio sufficientemente elevate, un’abbondanza di terreno disponibile e un clima arido per massimizzare l’evaporazione. Ad esempio, esiste solo un’operazione attiva di estrazione di litio basata sulla salamoia negli Stati Uniti, situata in Nevada e che copre oltre 18 chilometri quadrati.
La tecnica del filo: più compatta e veloce
La tecnica del filo è molto più compatta e può iniziare a produrre litio molto più rapidamente. Sebbene i ricercatori avvertano che sarà necessario un ulteriore lavoro per portare la loro tecnologia dal laboratorio a una scala industriale, stimano che può ridurre la quantità di terreno necessaria di oltre il 90% rispetto alle operazioni attuali e può accelerare il processo di evaporazione di oltre 20 volte rispetto ai tradizionali bacini di evaporazione, potenzialmente producendo raccolti iniziali di litio in meno di un mese.
Operazioni compatte, a basso costo e rapide
Operazioni compatte, a basso costo e rapide potrebbero ampliare l’accesso a nuove fonti di litio, come pozzi di petrolio e gas in disuso e salamoie geotermiche, che attualmente sono troppo piccole o troppo diluite per l’estrazione del litio. I ricercatori hanno detto che il tasso di evaporazione accelerato potrebbe anche permettere l’operazione in climi più umidi. Stanno persino indagando se la tecnologia permetterebbe l’estrazione del litio dall’acqua di mare.
Un futuro promettente per l’estrazione del litio
“Il nostro processo è come mettere un bacino di evaporazione su un filo, permettendoci di ottenere raccolti di litio con un’impronta spaziale significativamente ridotta e con un controllo più preciso del processo”, ha detto Sunxiang (Sean) Zheng, coautore dello studio e ex Andlinger Center Distinguished Postdoctoral Fellow. “Se scalato, potremmo aprire nuovi orizzonti per l’estrazione ecologica del litio”.
Poiché i materiali per produrre i fili sono economici e la tecnologia non richiede trattamenti chimici per funzionare, i ricercatori hanno detto che con ulteriori miglioramenti, il loro approccio sarebbe un forte candidato per una diffusione su larga scala. Nell’articolo, i ricercatori hanno dimostrato la potenziale scalabilità del loro approccio costruendo una serie di 100 fili per l’estrazione del litio.
Il team di Ren sta già sviluppando una seconda generazione della tecnica che permetterà una maggiore efficienza, un maggiore throughput e un maggiore controllo del processo di cristallizzazione. Zheng sta guidando il lancio di una startup, PureLi Inc., per iniziare il processo di affinamento della tecnologia e portarla eventualmente sul mercato più ampio. Zheng è stato selezionato come uno dei quattro ricercatori nel primo gruppo di START Entrepreneurs a Princeton, un programma accademico e un acceleratore di startup progettato per promuovere l’imprenditorialità inclusiva.
“Come ricercatore, sai per esperienza diretta che molte nuove tecnologie sono troppo costose o difficili da scalare”, ha detto Zheng. “Ma siamo molto entusiasti di questa, e con alcuni ulteriori miglioramenti dell’efficienza, pensiamo che abbia un incredibile potenziale per avere un reale impatto sul mondo”.