Новый метод экстракции произвел революцию в производстве лития
19.09.2023
Исследователи Принстонского университета разработали принципиально новую технологию, позволяющую значительно сократить время и площадь, необходимые для производства лития, что стало большим прорывом для индустрии электромобилей. Литий, являющийся важнейшим элементом батарей и систем накопления энергии для электромобилей, долгое время оставался “узким местом” на пути перехода к более экологичному будущему из-за экологических последствий, связанных с его добычей.
Традиционный метод извлечения лития из соленой воды предполагает строительство огромных прудов-испарителей, площадь которых может составлять десятки квадратных километров, а для начала производства требуется более года. Такие операции экономически целесообразны лишь в нескольких местах по всему миру с высокой концентрацией лития, достаточным количеством земли и засушливым климатом.
Однако специалисты из Принстона разработали инновационный метод добычи, который может произвести революцию в производстве лития. Метод, подробно описанный в недавней статье, опубликованной в журнале Nature Water, использует набор специально разработанных пористых волокон, скрученных в нити. Эти нити имеют влаголюбивую сердцевину и водоотталкивающую поверхность. При погружении в раствор соли вода под действием капиллярных сил поднимается по струнам, подобно тому, как деревья отводят воду от корней к листьям.
Испаряясь с поверхности каждой струны, вода оставляет после себя концентрированные ионы солей, в том числе натрия и лития. При дальнейшем испарении эти соли кристаллизуются на струнах в виде хлорида натрия и хлорида лития, что облегчает сбор урожая. Кроме того, благодаря различным физическим свойствам натрий и литий кристаллизуются в разных местах струны. Натрий, обладающий низкой растворимостью, кристаллизуется в нижней части струны, а высокорастворимые соли лития – в верхней. Такое естественное разделение позволяет собирать литий и натрий по отдельности, исключая необходимость использования дополнительных реагентов.
Исследовательская группа, возглавляемая профессором З. Джейсоном Реном, считает, что их подход может повысить производительность существующих литиевых предприятий и задействовать ранее не учитываемые источники, которые считались слишком мелкими или разбавленными. Рен заявил: “Наш подход дешев, прост в эксплуатации и требует очень мало энергии. Это экологически чистое решение важнейшей энергетической проблемы”.
Разработка этой новой технологии происходит в самое подходящее время, поскольку ограниченные запасы лития представляют собой серьезное препятствие на пути к созданию низкоуглеродного общества. Сокращение площадей и времени, необходимых для добычи, позволит снизить нагрузку на литиевые ресурсы и ускорить внедрение электромобилей и систем хранения возобновляемой энергии.
Эксперты в области промышленности назвали исследование Принстона переломным моментом для литиевой отрасли. Доктор Сара Курц, научный сотрудник Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, отметила: “Эта инновационная технология способна произвести революцию в производстве лития и устранить одно из ключевых препятствий на пути перехода к чистой энергетике. Она предлагает более устойчивую и эффективную альтернативу традиционным методам добычи”.
Поскольку в ближайшие годы ожидается резкий рост спроса на литий, обусловленный растущей популярностью электромобилей и накопителей энергии на основе возобновляемых источников, прорыв, совершенный командой из Принстона, как нельзя более кстати. Возможность более эффективного и экологичного извлечения лития поможет удовлетворить растущий спрос и одновременно минимизировать воздействие его производства на окружающую среду.
