استخراج الليثيوم من المياه، طريقة فاعلة توصّل إليها باحثون أميركيون، من شأنها أن تعزز الصناعة من خلال تقديم بديل أكثر استدامة وكفاءة لممارسات التعدين التقليدية.

وتمكّن الباحثون في جامعة رايس من تحقيق مستويات غير مسبوقة من انتقائية الليثيوم في المحاليل المائية، من خلال تطوير طريقة جديدة لاستخراج الليثيوم.

وأشار الباحثون في دراستهم إلى أن الضرورة ملّحة لتطوير تقنيات انتقائية للأيونات، التي يمكنها استخراج الليثيوم بكفاءة من مصادر المياه غير التقليدية، مع استمرار اتّساع الفجوة بين العرض والطلب على الليثيوم.

وتوقّعوا أن تظل بطاريات الليثيوم أيون هي السائدة في المركبات الكهربائية؛ نظرًا لتكلفتها المنخفضة وكثافة الطاقة التي تتمتع بها، مع استمرار جهود إزالة الكربون العالمية في اكتساب الزخم.

أهمية الليثيوم

الليثيوم معدن قلوي خفيف الوزن، وهو مكون أساس في البطاريات التي تشغّل المركبات الكهربائية، والهواتف الذكية، والأجهزة الإلكترونية الأخرى.

وتتطلب معالجة فجوة العرض من الليثيوم بشكل فاعل، استخراج الليثيوم من مصادر مائية غير تقليدية، مثل المياه الجوفية، ومياه إنتاج النفط والغاز، ومياه الصرف الصناعي، والمحاليل الملحية الحرارية الأرضية.

استخراج الليثيوم من المياه

أعاد فريق جامعة رايس استعمال إلكتروليتات الحالة الصلبة -مواد تُستعمل عادةً في بطاريات الحالة الصلبة- بوصفها أغشية لاستخراج الليثيوم من المياه.

وأثبتت البنية الفريدة لالكتروليتات الحالة الصلبة، المصممة في الأصل للتوصيل السريع لأيونات الليثيوم في غياب السوائل أو الأيونات الأخرى، فاعلية ملحوظة في فصل الليثيوم عن الأيونات الأخرى والمياه في عمليات المزج.

ويرى المؤلف المراسل للدراسة، مناحيم إليمالك أن التحدي لا يقتصر على زيادة إنتاج الليثيوم فحسب، بل يتعلق بالقيام بذلك بطريقة مستدامة ومجدية اقتصادياً”.

بينما يرى المؤلف الأول للدراسة، سوهوم باتيل أن هذا يعني أن أيونات الليثيوم يُمكن أن تهاجر عبر الغشاء بينما تُحظر الأيونات المتنافسة الأخرى، وحتى المياه، بفعالية.

الكتروليتات الحالة الصلبة

في التجارب التي تستعمل إعداد التحليل الكهربائي، أظهر غشاء إلكتروليتات الحالة الصلبة انتقائية شبه مثالية لليثيوم، حتى في تركيزات عالية من الأيونات المتنافسة.

ومن خلال التحليل الحسابي والتجريبي، اكتشف الباحثون أن الشبكة البلورية الصلبة والمضغوطة بإحكام لالكتروليتات الحالة الصلبة تعمل بوصفها “منخلاً جزيئياً” (مادة تحتوي على مسام ذات اتّساع دقيق ومتساوية، تُستعمل بوصفها مادة تمتص الغازات والسوائل).

ويستبعد هذا “المنخل الجزيئي” الماء والأيونات الأكبر -مثل الصوديوم وحتى أيونات المغنيسيوم- بسبب شحنتها وحجمها غير المتوافقين.ورغم أن وجود أيونات متنافسة قلّل من تدفُّق الليثيوم من خلال احتلال مواقع السطح، فإن الباحثين واثقون من أن المزيد من هندسة المواد يمكن أن تعالج هذه المشكلة.

وقد يساعد هذا الإنجاز في تأمين إمداد مستقر من الليثيوم لسوق السيارات الكهربائية المتنامية، بحسب ما أكدته منصة “إنترستينغ إنجينيرينغ”.

المصدر: مواقع إلكترونية

اقرأ أيضاً… أكبر بطارية تخزين كهرباء في أوروبا تبدأ التشغيل

صفحتنا على فيس بوك