Χωρίς ανάγκη για εκσκαφείς, δυναμίτες ή βαθιές γεωτρήσεις, η εξόρυξη λιθίου φαίνεται πλέον να μπαίνει σε μια νέα εποχή. Μια επαναστατική μεμβράνη, λεπτότερη και από μια τρίχα, έρχεται να μεταμορφώσει την πρόσβαση σε αυτό το κρίσιμο υλικό για την τεχνολογική και ενεργειακή μετάβαση του πλανήτη.
Η νέα μεμβράνη που υπόσχεται να αλλάξει τα δεδομένα δημιουργήθηκε από επιστήμονες του Argonne National Laboratory του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και του Πανεπιστημίου του Σικάγο. Το υλικό που τη συνθέτει είναι εξαιρετικά απλό και κοινό: πρόκειται για τη βερμικουλίτη, ένα είδος αργίλου που κοστίζει περίπου 350 δολάρια ο τόνος. Όμως, η πραγματική καινοτομία δεν βρίσκεται στο υλικό, αλλά στον τρόπο επεξεργασίας του.
Οι επιστήμονες κατάφεραν να διαχωρίσουν τη βερμικουλίτη σε εξαιρετικά λεπτές στρώσεις – σε διαστάσεις νανομέτρων – και να τις στοιβάξουν με ακρίβεια, τοποθετώντας ανάμεσά τους μικροσκοπικούς στύλους από οξείδιο του αλουμινίου. Οι δομές αυτές διατηρούν τη σταθερότητα της μεμβράνης ακόμη και μέσα στο νερό, ενώ επιτρέπουν τη στοχευμένη διήθηση των ιόντων λιθίου.
Το μυστικό της αποτελεσματικότητας της μεμβράνης κρύβεται σε μια λεπτομερή χημική επεξεργασία. Εγχύθηκαν σωματίδια νατρίου στο υλικό, μετατρέποντας το φορτίο της επιφάνειας από ουδέτερο σε θετικό. Αυτό το φορτίο έχει ως αποτέλεσμα η μεμβράνη να απωθεί πιο έντονα τα δισθενή ιόντα μαγνησίου σε σχέση με τα μονοσθενή ιόντα λιθίου, καθιστώντας τη διήθηση πιο επιλεκτική και αποδοτική.
Παράλληλα, με την αύξηση της συγκέντρωσης νατρίου, οι πόροι του υλικού γίνονται πιο στενοί, επιτρέποντας τη δίοδο μόνο των μικρότερων ιόντων, όπως του νατρίου ή του καλίου, ενισχύοντας περαιτέρω την απομόνωση του λιθίου.
Το λίθιο είναι κρίσιμο για την παραγωγή μπαταριών και καθορίζει σε μεγάλο βαθμό τη γεωπολιτική ισορροπία των τελευταίων ετών. Η Κίνα, για παράδειγμα, έχει υιοθετήσει μια στρατηγική επένδυσης σε ολόκληρη την αλυσίδα παραγωγής κρίσιμων ορυκτών, γεγονός που την έχει καταστήσει τον κορυφαίο παγκόσμιο επεξεργαστή 19 από τα 20 στρατηγικά υλικά, σύμφωνα με τη Διεθνή Υπηρεσία Ενέργειας (IEA).
Παρόλα αυτά, οι σημερινές μέθοδοι εξόρυξης είναι ακριβές, ρυπογόνες και εξαρτώνται από λίγες γεωγραφικές περιοχές, γεγονός που δημιουργεί αστάθεια στην εφοδιαστική αλυσίδα. Παρά τις τεράστιες ποσότητες λιθίου που υπάρχουν στο θαλασσινό νερό και τις υπόγειες αλμυρές λίμνες, μέχρι σήμερα η εξαγωγή του θεωρείτο ανέφικτη. Η νέα αυτή μεμβράνη έρχεται να ανατρέψει τα δεδομένα.
Αξιοσημείωτο είναι ότι και η Κίνα έχει στραφεί στην ιδέα της εξαγωγής λιθίου από τη θάλασσα, ακολουθώντας όμως έναν διαφορετικό δρόμο. Το Πανεπιστήμιο της Nanking ανέπτυξε ένα πλωτό σύστημα, γνωστό ως STLES, το οποίο χρησιμοποιεί την ηλιακή ενέργεια για την εξάτμιση του νερού και τη δημιουργία πίεσης. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, τα ιόντα λιθίου περνούν από μια άλλη ειδικά σχεδιασμένη μεμβράνη, εμπλουτισμένη με νανοσωματίδια.
Παρόλο που οι δύο τεχνολογίες διαφέρουν ως προς τον μηχανισμό λειτουργίας τους – η μία βασίζεται σε επιλεκτική ιοντική διήθηση, ενώ η άλλη σε ηλιακή εξάτμιση – έχουν έναν κοινό στόχο: να απελευθερώσουν το λίθιο από το θαλασσινό νερό, χωρίς να επιβαρύνουν το περιβάλλον ή να καταφεύγουν στις παραδοσιακές εξορυκτικές μεθόδους.
Αν η συγκεκριμένη τεχνολογία φτάσει σε βιομηχανική κλίμακα, οι συνέπειες θα μπορούσαν να είναι κοσμογονικές. Χώρες που σήμερα δεν διαθέτουν κοιτάσματα λιθίου, αλλά έχουν πρόσβαση στη θάλασσα ή διαθέτουν υπόγειες αλμυρές δεξαμενές, θα μπορούσαν να εξελιχθούν σε βασικούς παίκτες στην παγκόσμια αγορά.
Και οι προοπτικές δεν σταματούν εδώ. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα, η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να αξιοποιηθεί και για την ανάκτηση άλλων στρατηγικών μετάλλων, όπως το νικέλιο, το κοβάλτιο και οι σπάνιες γαίες. Επιπλέον, θα μπορούσε να προσφέρει λύσεις στην επεξεργασία πόσιμου νερού, απομακρύνοντας βλαβερές ουσίες και ενισχύοντας την πρόσβαση σε καθαρό νερό.
[via]
