Litijs ir kļuvis ārkārtīgi nepieciešams un ļoti trūkstošs metāls, ņemot vērā straujo elektronisko ierīču un akumulatoru masveida ražošanas attīstību.
Tradicionāli litijs tiek iegūts no kalnu rūdām. Tas ir dārgs, sarežģīts un ilgstošs process, kas arī kaitē videi.
Tomēr, iespējams, lielāko daļu litija iegūst no īpaša sāļā šķīduma iztvaicēšanas lielos ūdenskrātuvēs zem Saules viena gada vai pat ilgāk. Iztvaicēšanas procesā paliek litija bagātināts šķidrums.
Lai iegūtu litiju no šī šķidruma, nepieciešams izmantot atbilstošas ķīmiskās vielas, kas potenciāli ir toksiskas. Tagad Londonas Imperiālās koledžas pētnieki ir prezentējuši jaunu tehnoloģiju litija iegūšanai no sāļajiem ezeriem un ģeotermālajiem avotiem.
Zinātnieki ir izveidojuši membrānu no polimēriem ar mazām, precīzi izveidotām porām smilšu pulksteņa formā, kas spēj selektīvi uztvert litija jonus no sarežģītiem sāls šķīdumiem. Šie sāls šķīdumi ir bagāti ar litiju un satur nātrija, kālija, magnija un citu elementu jonus. Tradicionālās litija iegūšanas metodes neļāva efektīvi atdalīt šī metāla jonus.
Tradicionālās litija iegūšanas laikā sāļais šķīdums tiek iepildīts lielos dīķos, kur iztvaicēšanas process var aizņemt mēnešus un pat gadus. Šis process prasa lielu ūdens daudzumu, kā arī toksiskas ķimikālijas un noved pie siltumnīcas efekta gāzu izdalīšanās atmosfērā.
Jaunā tehnoloģija sola būtiski samazināt šī procesa izmaksas, kā arī kaitīgo emisiju samazināšanu. Polimēru membrānā ir mazas nanoporiskas, kas darbojas kā molekulārie sieti. Tās ir pārklātas ar hidrofilu elementu grupām, kas palīdz vadīt litija jonus cauri membrānai un bloķēt lielākus jonus.
Pētniecības laikā membrāna ļāva iziet 200 litija jonus par katru magnija jonu. Tādējādi tehnoloģijas veiktspēja pārspēj lielāko daļu līdzīgu membrānu materiālu, kas parasti nesasniedz efektivitāti pat 10:1.
Ierīce elektrodialīzei membrāna izmanto elektrisko strāvu, lai izvilktu litija jonus caur savām porām, neļaujot magnijam un citām piemaisījumiem iziet cauri. Izmēģinājumos ar simulētu sāls ezera šķīdumiem sistēma ražoja augstas tīrības pakāpes litija karbonātu, kas piemērots izmantošanai akumulatoros.
Polimēru materiāli, kas izmantoti membrānu izveidei, viegli izšķīst parastos šķīdinātājos un tos var izgatavot, izmantojot jau esošās rūpnieciskās tehnoloģijas.
«Mēs esam procesā, veidojot uzņēmumu, kas nodarbojas ar klimata tehnoloģijām, un cenšamies izveidot partnerattiecības ar lieliem litija iegūšanas uzņēmumiem, izmantojot sāls šķīdumus», — norādīja pētījuma vadošais autors, doktors Ceiļs Sūns.
Pasaules pieprasījums pēc litija turpina pieaugt, pārejot uz elektromobiļu un alternatīvo enerģijas avotu izmantošanu. Litija iegūšana no sāls šķīdumiem, izmantojot membrānas, var būt ilgtspējīgāka un ekonomiski izdevīgāka alternatīva tradicionālajām metodēm, it īpaši, ja process tiek veikts, izmantojot atjaunojamus enerģijas avotus.
Pētnieki jau ir palielinājuši savas membrānas izmērus un pārbaudījuši tās daudz lielākos elektrodialīzes kondensatoros. Vienā no eksperimentiem viņiem izdevās koncentrēt litiju no jaukta sāls šķīduma līdz vairāk nekā 3 moliem uz litru, šis līmenis atbilst prasībām augstas tīrības litija karbonāta ražošanai, galvenajam komponentam baterijās.
Šo tehnoloģiju var izmantot ūdens attīrīšanai, vērtīgu metālu iegūšanai no kalnrūpniecības notekūdeņiem vai pat vara un citu svarīgu materiālu izvilkšanai.
«Šai tehnoloģijai ir milzīgs potenciāls dažādās komerciāli nozīmīgās jomās: no enerģijas uzglabāšanas līdz ūdens attīrīšanai un kritiski svarīgu materiālu atjaunošanai aprites ekonomikā», — norāda Imperiālās koledžas Londonas ķīmiskās inženierijas nodaļas uzņēmējdarbības vadītājs profesors Sandro Makjīto.
Pētījuma rezultāti publicēti žurnālā Nature
Avots: ZME Science
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra