Tim inženjera sa Univerziteta Rice razvio je revolucionarni reaktor koji efikasno izvlači litijum iz prirodne slane vode - radi se o vodi koja se nalazi u geotermalnim izvorima.

Ovaj izum bi mogao pomoći da se zadovolji rastuća potražnja za litijumom, koji je neophodan za proizvodnju baterija koje se koriste u električnim vozilima i skladištenju obnovljive energije.

Tradicionalne metode za ekstrakciju litijuma su izazovne zbog velike potrošnje energije i teškog odvajanja litijuma od drugih sličnih elemenata. Naravno glavni je problem ekološko razarenje koje rudarenje litijuma prourokuje. 

Ovaj novi reaktor obećava efikasniji i ekološki prihvatljiviji način za dobijanje litijuma visoke čistoće. Prirodno slane vode su privlačan izvor litijuma jer tradicionalno rudarenje postaje teže i skuplje i sve mu se više odupire stanovništvo.

Slana voda sadrži i druge jone poput natrijuma, kalija, magnezija i kalcija, koji dijele slična hemijska svojstva s litijem.

Odvajanje litijuma od ovih jona bilo je teško i energetski intenzivno, što je dovelo do visokih troškova i ekoloških problema, uključujući proizvodnju opasnog plina hlora u konvencionalnim procesima.

Tim Univerziteta Rice, predvođen profesorima Lisom Biswal i Haotian Wang, dizajnirao je novi trokomorni elektrohemijski reaktor kako bi prevazišao ove izazove.

Dizajn ovog reaktora uključuje srednju komoru sa specijalnim poroznim elektrolitom koji omogućava ionima da prolaze kroz njega dok blokira štetne reakcije.

Srednja komora sprječava stvaranje plina hlora blokiranjem hloridnih jona da dođu do područja gdje bi mogli reagirati i proizvesti ovaj opasni nusproizvod.

Pravi proboj leži u specijalizovanoj membrani zvanoj LICGC (litijum-jonska provodljiva staklokeramika) na jednoj strani reaktora.

Ova membrana selektivno propušta samo jone litijuma, dok blokira druge ione kao što su kalij, magnezij i kalcij. LICGC membrane se obično koriste u solid-state baterijama, ali je Riceov tim otkrio da bi mogle poslužiti i za jedinstvenu svrhu u ekstrakciji litijuma.

Korišćenjem ove tehnologije, reaktor je postigao impresivnu stopu čistoće litijuma od 97,5%, što ga čini veoma efikasnim u odvajanju litijuma od drugih elemenata.

Ovo je ključno za proizvodnju visokokvalitetnog litijum hidroksida, važnog materijala u proizvodnji baterija. Štaviše, reaktor je minimizirao proizvodnju gasa hlora, čineći proces mnogo sigurnijim i smanjujući njegov uticaj na životnu sredinu.

Tokom testiranja, tim je otkrio manji problem sa dugotrajnom stabilnošću reaktora. Joni natrijuma su se vremenom akumulirali na membrani LICGC, što bi moglo usporiti ekstrakciju litijuma i povećati potrošnju energije.

Međutim, istraživači istražuju rješenja poput korištenja nižih nivoa struje, dodavanja površinskih premaza ili pulsiranja struje kako bi se spriječilo ovo nakupljanje i poboljšala efikasnost reaktora.

Ovaj novi reaktor predstavlja veliki korak naprijed u održivoj ekstrakciji litijuma iz geotermalnih slanih otopina.

Daljnjim razvojem, mogao bi osigurati stalnu opskrbu litijem za rastuću potražnju za obnovljivom energijom i električnim vozilima, nudeći čistiju i efikasniju alternativu tradicionalnim metodama ekstrakcije.

“Naš cilj je bio da ekstrakciju litijuma učinimo efikasnijom i ekološki prihvatljivijom,” rekao je Wang, vanredni profesor kemijskog i biomolekularnog inženjeringa u Riceu. „Ovaj reaktor pokazuje šta je moguće kada se naučni principi kombinuju sa inženjerskom kreativnošću za rješavanje izazova iz stvarnog svijeta.”