Nová metóda extrakcie lítia drasticky znižuje náročnosť a emisie vytvorené počas ťažby
Výskumníci vytvorili metódu, ktorá môže výrazne urýchliť a zjednodušiť ťažbu lítia, pričom by chránila aj našu planétu.
Lítium je mimoriadne dôležitý kov, ktorý využíva ľudstvo na výrobu nabíjateľných batérií, ktoré poháňajú smartfóny, laptopy, elektromobily a väčšinu ďalších zariadení. Lítium je všade v modernej technológii, no jeho ťažba je mimoriadne náročná a drahá. Výskumníci z Penn State ale objavili novú metódu, ktorá by mohla viesť k rapídnej extrakcii lítia v priebehu minút, nie hodín.
Nová metóda využíva nízke teploty a jednoduchú extrakciu vodou, čo sú ďalšie dve primárne výhody novej technológie.
“Lítium patrí k jedným z najdôležitejších materiálov, ktoré ľudstvo používa. Nájdeme ho všade, no je našou povinnosťou, aby bola ťažba lítia čo najviac environmentálne praktická, ako môže byť. Rovnako to platí aj pre iné dôležité materiály,” vyjadril sa Mohammad Rezaee, vedúci štúdie. Austrália, Čile a Čína sú momentálne vedúcimi krajinami v zásobách lítia, ktoré exportujú do zvyšku sveta. Čile a Argentína sú momentálne zodpovedné za 97% lítia dovezeného do Spojených štátov.
Budúcnosť ťažby lítia a iných dôležitých minerálov
Výskumníci v novej štúdii hľadali spôsoby, ktoré by mohli zefektívniť ťažbu lítia a znížiť jeho dopad na životné prostredie, vrátane emisií, ktoré vznikajú pri jeho ťažbe. Nová metóda extrakcie lítia spotrebuje výrazne menšie množstvo energie a využíva menej toxických látok, ako bežné metódy. Ide o prístup, ktorý nevyužíva na extrakciu lítia kyselinu, no napriek tomu dokáže extrahovať viac ako 99% lítia dostupného v hornine. Pre porovnanie, bežne využívané metódy extrahujú len 96% lítia.
“Náš nový prístup je výnimočný aj kvôli tomu, že je kompatibilný s existujúcou industriálnou infraštruktúrou. Využíva bežne dostupné materiály, napríklad hydroxid sodný. Ide o látku, ktorá sa bežne požíva na výrobu mydla a nachádza sa v mnohých domácich čistiacich prostriedkoch. Okrem toho používa obyčajnú vodu. Celý proces zároveň môže fungovať bez potreby vysokých teplôt. Nová metóda je teda čistejšia, rýchlejšia a jednoduchšie sa dá aplikovať vo veľkej škále,” vysvetľuje Rezaee.
Konvenčná ťažba lítia zahŕňa buď získavanie kovu z horninových rúd, alebo odparovanie jazierok s lítiovou soľankou. Odparovanie si vyžaduje značné množstvo vody a trvá príliš dlho na to, aby zodpovedalo požiadavkám priemyslu. Priama extrakcia lítia z vyťažených hornín je rýchlejšia ako odparovanie soľanky, ale zahŕňa zahrievanie minerálov na neuveriteľne vysoké teploty 1 100 stupňov Celzia. Táto teplota sa musí udržovať po dobu dvoch hodín.
Získavanie lítia bez náročnej úpravy
Táto úprava robí lítiový minerál poréznym a pripravuje lítium na oddelenie od horniny. V ďalšom kroku sa porézny minerál spracováva kyselinou sírovou a zahrieva sa na 482 stupňov Fahrenheita po dobu dvoch hodín. Tento krok, známy ako pečenie v kyseline sírovej, nakoniec rozpustí väčšinu lítia. Výsledný kyslý roztok lítia sa potom upraví na neutralizáciu kyseliny a čistenie kovu.
Neprehliadni
“Každý krok konvenčnej metódy, najmä vysokoteplotné spracovanie, emituje značné množstvo oxidu uhličitého. Proces si vyžaduje značné investície do zariadení a predstavuje výzvy v oblasti regulácie teploty a rekuperácie energie. Nečistoty vedú k stratám lítia a kyslý lítiový roztok si vyžaduje značnú spotrebu chemikálií, aby sa stal zásaditým pre konečnú extrakciu,” hovorí Rezaee.
Výskumníci v rámci novej štúdie chceli tento náročný proces vylepšiť. Zistili, že dokážu dosiahnuť lepšie výsledky bez premeny skupenstva, teda extrémneho ohrevu, používania kyseliny sírovej a uvoľnenia iónov lítia z minerálu. Popri tom zisťovali, či by mohli využiť mikrovlnný ohrev pre získanie nízkych teplôt, ktoré potrebujú dosiahnuť. Prirovnali tento proces k ohrievaniu jedla v mikrovlnnej rúre namiesto v plynovej rúre.
Podľa výskumníkov bude možné využiť tento proces nielen na získavanie lítia, ale aj dvoch ďalších kritických minerálov, rubídia a cézia. Tieto materiály sa využívajú v elektronike, solárnych paneloch, atómových hodinách, či satelitných navigačných systémoch.
