Λίγα στοιχεία είναι τόσο καθοριστικά για τη μετάβαση στην καθαρή ενέργεια όσο το λίθιο, και η παγκόσμια ζήτηση για αυτό εκτοξεύεται. Το μέταλλο τροφοδοτεί τις επαναφορτιζόμενες μπαταρίες στο εσωτερικό των ηλεκτρικών οχημάτων και τα τεράστια συστήματα αποθήκευσης που επιτρέπουν στην ηλιακή και αιολική ενέργεια να παρέχουν ηλεκτρισμό πολύ μετά τη δύση του ηλίου και την παύση των ανέμων.
Δυστυχώς, οι τρέχουσες μέθοδοι παραγωγής λιθίου είναι αργές και απαιτούν πρώτες ύλες υψηλής ποιότητας που βρίσκονται σε σχετικά λίγα σημεία στον πλανήτη.
Μια νέα τεχνική με θερμοευαίσθητους διαλύτες αλλάζει τα δεδομένα
Ειρωνικά, το περιβαλλοντικό κόστος είναι επίσης σημαντικό. Η διύλιση του ορυκτού που βρίσκεται πίσω από την καθαρή ενέργεια απαιτεί μεγάλες εκτάσεις γης και μπορεί να μολύνει τα αποθέματα νερού από τα οποία εξαρτώνται οι τοπικές κοινότητες.
Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές από το Columbia Engineering περιγράφουν μια μέθοδο εξαγωγής λιθίου που θα μπορούσε να μειώσει δραματικά τους χρόνους επεξεργασίας, να ξεκλειδώσει αποθέματα στα οποία οι υπάρχουσες μέθοδοι δεν έχουν πρόσβαση και να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις.
Η τεχνική τους χρησιμοποιεί έναν θερμοευαίσθητο διαλύτη για την απευθείας εξαγωγή λιθίου από άλμες που βρίσκονται σε κοιτάσματα ανά τον κόσμο
Σε αντίθεση με τις τρέχουσες τεχνολογίες, αυτή η προσέγγιση μπορεί να εξάγει αποτελεσματικά το λίθιο ακόμη και όταν αυτό βρίσκεται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις ή είναι αναμεμειγμένο με χημικά παρόμοια υλικά.
Τα αποτελέσματα, που αναλύονται σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Joule, δείχνουν ότι η καινοτομία -η οποία ονομάζεται επιλεκτική εκχύλιση με εναλλασσόμενο διαλύτη (S3E)- μπορεί να εξάγει λίθιο με ισχυρή επιλεκτικότητα: έως και 10 φορές υψηλότερη σε σχέση με το νάτριο και 12 φορές υψηλότερη σε σχέση με το κάλιο.
Η διαδικασία αποκλείει επίσης το μαγνήσιο, έναν κοινό ρύπο στις άλμες λιθίου, προκαλώντας ένα στάδιο χημικής καθίζησης που το διαχωρίζει.
Βελτίωση της ηλιακής εξάτμισης
Περίπου το 40% της παγκόσμιας παραγωγής λιθίου ξεκινά από αλμυρές άλμες που αποθηκεύονται σε μεγάλες υπόγειες δεξαμενές κάτω από ερήμους.
Σχεδόν όλο αυτό το λίθιο εξάγεται με μια τεχνική που ονομάζεται ηλιακή εξάτμιση, κατά την οποία η άλμη αντλείται σε τεράστιες λεκάνες που «ψήνονται» κάτω από τον ήλιο της ερήμου —μερικές φορές για έως και δύο χρόνια— μέχρι να εξατμιστεί αρκετό νερό.
Αυτή η προσέγγιση είναι εφικτή μόνο σε ξηρές, επίπεδες περιοχές με αχανείς εκτάσεις γης, όπως η έρημος Ατακάμα στη Χιλή ή τμήματα της Νεβάδα. Επίσης, καταναλώνει τεράστιες ποσότητες νερού σε μέρη που ελάχιστα έχουν την πολυτέλεια να το διαθέσουν.
«Δεν υπάρχει περίπτωση η ηλιακή εξάτμιση από μόνη της να καλύψει τη μελλοντική ζήτηση», δήλωσε ο Ngai Yin Yip, Αναπληρωτής Καθηγητής Γεωτεχνολογίας και Περιβαλλοντικής Μηχανικής (έδρα La Von Duddleson Krumb) στο Πανεπιστήμιο Columbia. «Και υπάρχουν υποσχόμενες άλμες πλούσιες σε λίθιο, όπως αυτές στη Θάλασσα Σάλτον (Salton Sea) της Καλιφόρνια, όπου αυτή η μέθοδος απλώς δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί καθόλου».
Σε αντίθεση με τις συμβατικές μεθόδους ανάκτησης λιθίου, η S3E δεν βασίζεται σε δεσμευτικά χημικά ή εκτεταμένη μετα-επεξεργασία. Αντίθετα, η διαδικασία εκμεταλλεύεται τον τρόπο με τον οποίο τα ιόντα λιθίου αλληλεπιδρούν με τα μόρια του νερού σε ένα σύστημα διαλύτη που αλλάζει τη συμπεριφορά του ανάλογα με τη θερμοκρασία.
Σε θερμοκρασία δωματίου, ο διαλύτης απορροφά το λίθιο και το νερό από την άλμη. Όταν θερμανθεί, απελευθερώνει το λίθιο μαζί με το νερό σε μια καθαρή ροή και αναγεννάται, ώστε να επαναχρησιμοποιηθεί.
Μια προσέγγιση με τεράστιες προοπτικές
Σε εργαστηριακές δοκιμές με χρήση συνθετικών αλμών που προσομοιάζουν στη Θάλασσα Σάλτον (Salton Sea) —μια γεωθερμική περιοχή στη Νότια Καλιφόρνια που εκτιμάται ότι περιέχει αρκετό λίθιο για να τροφοδοτήσει περισσότερες από 375 εκατομμύρια μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων— το σύστημα ανέκτησε σχεδόν το 40% του λιθίου μετά από μόλις τέσσερις κύκλους χρησιμοποιώντας την ίδια παρτίδα διαλύτη.
Αυτή η απόδοση υποδηλώνει μια πιθανή πορεία προς τη συνεχή λειτουργία της διαδικασίας. «Αυτός είναι ένας νέος τρόπος για την άμεση εξόρυξη λιθίου», δήλωσε ο Yip.
«Είναι γρήγορος, επιλεκτικός και εύκολος στην κλίμακα. Και μπορεί να τροφοδοτηθεί από θερμότητα χαμηλής ποιότητας από πηγές αποβλήτων ή ηλιακούς συλλέκτες». Η ομάδα τόνισε ότι πρόκειται για μια μελέτη απόδειξης της ιδέας (proof-of-concept). Το σύστημα δεν έχει ακόμη βελτιστοποιηθεί ως προς την απόδοση ή την αποτελεσματικότητα.
Αλλά ακόμα και σε αυτή την πρώιμη μορφή, η μέθοδος S3E φαίνεται αρκετά ελπιδοφόρα ώστε να προσφέρει μια εναλλακτική λύση στις λίμνες εξάτμισης και την εξόρυξη σκληρών πετρωμάτων —τις δύο προσεγγίσεις που κυριαρχούν σήμερα στην αλυσίδα εφοδιασμού λιθίου και συνοδεύονται από σημαντικούς συμβιβασμούς.
Καθώς η παγκόσμια μετάβαση στην καθαρή ενέργεια επιταχύνεται, τεχνολογίες όπως η S3E θα μπορούσαν να διαδραματίσουν κρίσιμο ρόλο στο να την κρατήσουν σε τροχιά — καθιστώντας δυνατή την εξαγωγή λιθίου ταχύτερα, καθαρότερα και από περισσότερα μέρη από ποτέ. «Μιλάμε συνέχεια για την πράσινη ενέργεια», δήλωσε ο Yip.
«Αλλά σπάνια μιλάμε για το πόσο ρυπογόνες είναι ορισμένες από τις αλυσίδες εφοδιασμού. Αν θέλουμε μια πραγματικά βιώσιμη μετάβαση, χρειαζόμαστε καθαρότερους τρόπους για να αποκτήσουμε τα υλικά από τα οποία εξαρτάται. Αυτό είναι ένα βήμα προς αυτή την κατεύθυνση».
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου