هر کسی که از تلفن همراه ، لپ تاپ یا ماشین برقی استفاده می کند باید از لیتیوم استفاده کند. تقاضای زیادی برای این عنصر وجود دارد. اگرچه لیتیوم در سراسر جهان به میزان کافی در دسترس است ، اما بدست آوردن و استخراج لیتیوم هنوز یک فرآیند چالش برانگیز و ناکارآمد است.
یک تیم بین رشته ای از مهندسان و دانشمندان در حال توسعه روشی برای استخراج لیتیوم از آب آلوده هستند.
تحقیقات جدیدی که این هفته در اسناد آکادمی ملی علوم منتشر شد می تواند روند استخراج لیتیوم از آب نمک را ساده کرده ، به طور بالقوه منبع بیشتری را تولید کند و هزینه قطعات باتری را برای تأمین انرژی خودروهای برقی ، لوازم الکترونیکی و طیف وسیعی از دستگاه های دیگر کاهش دهد.
در حال حاضر ، لیتیوم بیشتر از آب نمک در آمریکای جنوبی با تبخیر خورشیدی به دست می آید ، که یک فرآیند پرهزینه است و ممکن است چندین سال به طول انجامد. علاوه بر این ، مقدار زیادی لیتیوم در این فرایند از بین می رود.
تیم های تحقیقاتی در دانشگاه تگزاس در آستین و دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا غشایی را طراحی کرده اند که می تواند لیتیوم را به طور دقیق از یون های دیگر مانند سدیم جدا کند و کارایی جمع آوری عناصر مورد نظر را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.
بنی فریمن ، استاد گروه مهندسی شیمی mcketta در دانشگاه تگزاس در آستین ، می گوید:"؛ یافته های این مطالعه برای حل محدودیت های اصلی منابع لیتیوم بسیار مهم است و امکان استخراج لیتیوم وجود دارد. از آب تولید شده از تولید نفت و گاز برای باتری و نویسنده مقاله."؛
علاوه بر آب نمک ، فاضلاب تولید نفت و گاز نیز حاوی لیتیوم است ، اما امروزه توسعه نیافته است. محققان می گویند آب ناشی از شکست هیدرولیکی شیل ایگل فورد در تگزاس می تواند لیتیوم کافی برای 300 باتری خودروهای برقی یا 1.7 میلیون تلفن هوشمند را تنها در یک هفته تولید کند. این مثال مقیاس فرصت های این فناوری جدید را در افزایش قابل توجه عرضه لیتیوم و کاهش هزینه تجهیزات وابسته به آن نشان می دهد.
هسته اصلی این کشف ، غشای پلیمری جدیدی است که توسط محققان با استفاده از اتر تاج ساخته شده است ، که یک لیگاند با عملکرد شیمیایی خاص است و می تواند برخی از یونها را متصل کند. اترهای تاجی قبلاً به عنوان بخشی از غشای تصفیه آب مورد استفاده قرار نگرفته اند ، اما می توانند جزء کلیدی استخراج لیتیوم ، یک مولکول خاص در آب باشند.
در اکثر پلیمرها ، سدیم سریعتر از لیتیوم از غشا عبور می کند. با این حال ، در این مواد جدید ، لیتیوم سریعتر از سدیم حرکت می کند ، که یک آلاینده رایج در آب نمک حاوی لیتیوم است. تیم از طریق مدل سازی کامپیوتری علت این امر را کشف کرد. یون های سدیم با اترهای تاج ترکیب می شوند تا سرعت آنها را کاهش دهند ، در حالی که یون های لیتیوم بدون محدودیت باقی می مانند و به آنها اجازه می دهد سریعتر از پلیمر عبور کنند.
این یافته ها نشان دهنده مرز جدیدی در علم غشاء است و نیاز به همکاری جامع بین دانشگاه ها در زمینه های سنتز پلیمر ، مشخصه سازی غشاء و مدل سازی و شبیه سازی دارد. این تحقیق توسط مرکز مواد آب و سیستم انرژی ، مرکز تحقیقاتی انرژی UT Austin که توسط وزارت انرژی ایالات متحده تأمین می شود ، پشتیبانی می شود.