Aħbarijiet kbar tan-Natura: Estrazzjoni tal-litju minn salmura ta 'kwalità baxxa

Titolu: Estrazzjoni tal-litju minn salmura ta' kwalità baxxa
Ġurnal: Natura
DOI: 10.1038/s41586-024-08117-1

Bħala materjal importanti fl-industrija tal-batteriji, il-litju għandu rwol ewlieni fl-appoġġ ta 'vetturi elettriċi u sistemi ta' ħażna ta 'enerġija rinnovabbli minħabba d-densità u l-istabbiltà ta' enerġija superjuri tiegħu.

Madankollu, metodi tradizzjonali ta 'estrazzjoni tal-litju jiddependu fuq minerali tal-blat iebes u riżorsi tas-salmura ta' grad għoli, li mhux biss jikkonsma ħafna enerġija u għandu emissjonijiet kbar tal-karbonju, iżda jwassal ukoll għal tnaqqis tal-ilma ta 'taħt l-art u ħsara ekoloġika.

Bid-domanda dejjem tikber għall-litju u n-nuqqas dejjem jiżdied ta 'riżervi, l-iżvilupp ta' teknoloġija effiċjenti għall-estrazzjoni tal-litju minn salmura ta 'grad baxx sar iċ-ċavetta biex tissolva din il-problema.

Din ir-reviżjoni tiġbor fil-qosor b'mod sistematiku l-aħħar teknoloġiji għall-estrazzjoni tal-litju minn salmura ta 'grad baxx, inklużi preċipitazzjoni, estrazzjoni tas-solvent, adsorbiment, separazzjoni tal-membrana u separazzjoni elettrokimika, u tipproponi direzzjonijiet ta' żvilupp futuri.

Dawn it-teknoloġiji jindirizzaw l-isfidi ta 'konċentrazzjoni baxxa ta' litju u proporzjon għoli ta 'manjeżju għal-litju, itejbu l-effiċjenza tal-irkupru tal-litju billi jottimizzaw il-proċess ta' separazzjoni, u jnaqqsu l-impatt ambjentali, u jipprovdu mogħdija innovattiva għall-iżvilupp sostenibbli tar-riżorsi tal-litju.

Wisa' tar-riżorsi

Riżorsi tas-salmura ta 'grad baxx huma mqassma b'mod wiesa', li jkopru ilma sedimentarju, fluwidi ġeotermali, ilma prodott taż-żejt u ilma baħar, li jipprovdu potenzjal għad-diversifikazzjoni tal-provvista tal-litju.

Teknoloġiji diversifikati ta 'estrazzjoni

Minn metodi ta 'preċipitazzjoni tradizzjonali għal separazzjoni elettrokimika avvanzata, teknoloġiji varji wrew potenzjal għall-applikazzjoni fi proporzjonijiet għoljin ta' manjesju għal-litju u soluzzjonijiet ta 'litju b'konċentrazzjoni baxxa.

Ħbiberija ambjentali

L-iżvilupp tat-teknoloġija għamilha possibbli li jitnaqqas l-iskart tar-riżorsi tal-ilma u t-tniġġis tas-salinizzazzjoni waqt l-estrazzjoni tal-litju, li jipprovdi l-possibbiltà għall-estrazzjoni tal-litju aħdar.

Prospetti futuri

Huwa propost li jiġi ottimizzat il-proċess ta 'estrazzjoni tal-litju permezz ta' kooperazzjoni trans-dominju u integrazzjoni tat-teknoloġija, li tipprovdi gwida prattika għall-iżvilupp ta 'riżorsi tas-salmura ta' grad baxx.

Figura 1: Sommarju tar-riżultati tad-distribuzzjoni u l-estrazzjoni tar-riżorsi ewlenin tal-litju fid-dinja

Il-figura turi d-distribuzzjoni tal-konċentrazzjoni tal-litju u l-proporzjon tal-manjeżju għal-litju f'korpi ta 'ilma differenti, kif ukoll dejta sperimentali ta' diversi teknoloġiji ta 'estrazzjoni tal-litju. Ir-riżultati juru li r-riżorsi tas-salmura ta 'grad baxx huma abbundanti, iżda hija meħtieġa teknoloġija ta' ottimizzazzjoni mmirata.

Figura 2: Analiżi tal-mekkaniżmu ta 'estrazzjoni tas-solvent u teknoloġija ta' adsorbiment

(a) Prinċipju ta 'sistema ta' estrazzjoni sinerġika binarja TBP-FeCl₃. (b) Struttura f'saffi u mekkaniżmu ta 'estrazzjoni tal-litju ta' adsorbent Li/Al-LDH. (c) Metodi biex tittejjeb l-istabbiltà tal-assorbenti waqt ir-riċiklaġġ, inkluż kisi tal-wiċċ u doping tal-atomu eteroġenju.

Figura 3: Dijagramma skematika tat-teknoloġija tas-separazzjoni bbażata fuq il-membrana

(a) L-effett ta 'esklużjoni ta' Donnan fin-nanofiltrazzjoni jimblokka l-joni tal-manjeżju. (b) Prinċipju ta 'separazzjoni tal-membrana tal-elettroliti solidi tal-litju taħt drive elettriku. (c) Riżultati sperimentali tat-titjib tal-konċentrazzjoni tal-litju taħt kundizzjonijiet tal-ilma baħar, li juru l-effiċjenza għolja tat-teknoloġija.

Figura 4: Sistema ta 'estrazzjoni tal-litju elettrokimiku

(a) Dijagramma skematika ta' sistemi b'kamra waħda u b'kamra doppja. (b) Tqabbil tal-potenzjal tax-xogħol u l-potenzjal tal-evoluzzjoni tal-idroġenu/ossiġnu ta 'materjali tal-elettrodi differenti. (c) Struttura tal-kristall u kapaċità ta' estrazzjoni tal-litju tal-materjali tal-elettrodi LiFePO₄ u LiMn₂O₄

Figura 5: Sommarju tal-prinċipji bażiċi tal-estrazzjoni tal-litju

Din il-figura tiġbor fil-qosor il-forzi tal-estrazzjoni tal-litju fil-forma ta 'dijagramma tal-enerġija, inklużi differenzi fl-enerġija tad-deidrazzjoni, id-diffużjoni u l-enerġija tal-kannizzata, u tindika li s-selettività u l-effiċjenza tal-estrazzjoni tal-litju jistgħu jittejbu aktar billi jiġu ottimizzati dawn il-fatturi fil-futur .

Ir-reviżjoni turi li l-estrazzjoni tal-litju minn salmura ta 'grad baxx tista' mhux biss ittaffi n-nuqqas ta 'riżorsi tal-litju, iżda wkoll tipprovdi possibbiltà għal mudell ta' produzzjoni tal-litju aħdar u b'karbonju baxx. Fil-futur, huwa meħtieġ li titkompla r-riċerka fil-fond dwar id-disinn tal-materjal ta 'separazzjoni, l-utilizzazzjoni tal-enerġija u l-ottimizzazzjoni tal-proċess biex tinkiseb il-kummerċjalizzazzjoni u l-applikazzjoni usa' tat-teknoloġija.