Научници из Хјустона пронашли „ефикасније и зеленије" начине добијања литијума

Добијање литијума из сланих растовора, попут оног у литијумском троуглу Јужне Америке, на тромеђи Аргентине, Боливије и Чилеа, уме да буде „потрага за иглом у пласту сена&qуот;.

Тако Сибани Лиса Бисвал, професорка хемијског и биомолекуларног инжењерства на Универзитету Рајс у америчком граду Хјустону, за ББЦ на српском описује досадашњи процес прераде метала драгоценог за транзицију човечанства ка обновљивим изворима енергије.

„Концентрација литијума у тим растворима је веома ниска, углавном мања од 0,01 одсто, што је далеко мање од других јона магнезијума, калијума, калцијума или натријума у тим растворима&qуот;, објашњава.

Због тога је са тимом истраживача 2021. почела да ради на проналаску иновативног електрохемијског реактора.

Резултати студије објављене у новембру у магазину америчке Националне академије наука могли би да буду „прекретница&qуот; у рударењу литијума, сматра Бисвал.

Реактор је уређај или постројење у којем се дешава електрохемијска реакција, у овом случају разлагање метала под утицајем струје.

За разлику од уобичајених реактора са две коморе, научници из Хјустона осмислили су систем са три коморе и керамичком мембраном, која готово искључиво пропушта јоне литијума, док задржава друге.

„Такав систем нам омогућава да задржавамо и одвајамо литијум од осталих јона.

„Али и да спречимо долазак литијума у контакт са реакцијама других јона, што је често штетно за крајњи производ&qуот;, каже америчка научница која је предводила групу истраживача.

• Нова буна против литијума у Србији
• Досије Јужна Америка: Увод у литијумски троугао
• Рудник литијума у Србији није међу 'стратешким пројектима' ЕУ, Вучић најављује да ће брзо бити

Иако је литијум један од најважнијих метала у светским тежњама да се пређе на зеленију привреду - због примене у производњи батерија и аутомобилској индустрији, његова експлоатација, парадоксално, може да буде штетна по животну средину.

То је разлог због којег су организоване десетине протеста широм Србије током претходних година, а демонстрација је било и у Босни и Херцеговини, Португалу и земљама Јужне Америке.

Све што треба да знате о литијуму - погледајте видео са нашег Јутјуб канала

хттпс://ввв.иоутубе.цом/ватцх?в=НтГПЦивКС8-Е

Други тим научника на Универзитету Рајс ради на проналаску „брже и зеленије&qуот; методе за рециклирање литијум-јонских батерија, које се, између осталог, користе за погон електричних аутомобила или рад паметних телефона.

Уместо киселина, које могу да нанесу штету животној средини, користе органске растворе.

Уместо досад уобичајеног загревања раствора на високим температурама, научници употребљавају принцип микроталасне пећнице, каже Сохини Батачарја, чланица тима, за ББЦ на српском.

„Убрзо смо схватили да је и способност издвајања литијума изразито добра - за само 30 секунди можемо да извучемо око 50 одсто литијума из одбачених батерија, за 15 минута тај проценат иде до 87 одсто, а за пола сата до 100 одсто&qуот;, објашњава истраживачица на постдокторским студијама на Универзитету Рајс.

То је значајан напредак у односу на досадашње методе, којима се рециклажом сачува мање од пет одсто литијума, понајвише због контаминације тог метала током процеса, наводи се на сајту Универзитета Рајс.

'Прекретница' у производњи литијума

У досадашњој пракси издвајања литијума из сланих раствора користили су се електрохемијски реактори са две коморе, који се нису показали довољно ефикасним.

Научнике на хјустонском универзитету то је подстакло на размишљање.

„У њима су се догађале пропратне реакције, попут реакција хлорида, које могу да произведу врло штетне гасове и нашкоде крајњем производу, у овом случају литијуму.

„Уз то, селективност, односно ефикасност у издвајању литијума, досад је била прилично ниска&qуот;, објашњава Хаотан Ванг, један од истраживача, за ББЦ на српском.

Дошли су на идеју да додају још једну комору у тај уређај, како би те хемијске реакције физички одвојили од једињења литијума које желе да добију.

„Раствор се пропушта кроз средњу комору, док се у друге две одвија електролиза (разлагање под утицајем електричне струје).

„У том случају нема нуспродукта и реакције хлорида не долазе у контакт са литијумом&qуот;, додаје Ванг.

Пред тимом од десетак истраживача Универзитета Рајс био је нови задатак - требало је да осмисле начин да у средњу комору изолују само литијум.

Решење су пронашли у керамичкој мембрани, која омогућава пропуштање литијума и задржавање других јона са великом ефикасношћу, објашњава Сибани Лиса Бисвал.

„Најузбудљивији тренутак истраживања био је када је један од наших истраживача тестирао керамичку мембрану, јер до тог тренутка нисмо били сигурни како ћемо успети да постигнемо високу селективност.

„Када смо тај изазов превазишли, схватили смо да ће метод функционисати&qуот;, објашњава научница.

• Рио Тинто у Србији: „Подржала бих исти пројекат и у мојој земљи“, каже немачка државна секретарка за ББЦ
• У Немачкој развијена најмање три пројекта са литијумом, каже геолог
• Владајућа коалиција у Србији одбила предлог опозиције о забрани копања литијума

Рециклажа батерија из 'микроталасне'

Искоришћене литијум-јонске батерије и њихово рециклирање још задају главобоље научницима, који трагају за довољно ефикасним, исплативим и еколошки прихватљивим начином да се тај процес спроведе.

О томе је за ББЦ раније говорио Ендрју Абот, професор физичке хемије на Универзитету у Лестеру.

Како би се избегла употреба агресивних киселина, научници из Хјустона одлучили су да користе такозвани дубоки еутектички раствор (ДЕС), са ниским тачкама топљења, који је „потпуно органски&qуот;, каже Сохини Батачарја.

„Када смо почели истраживање, схватили смо да се у таквим растворима метали разлажу много спорије него у киселинама и било је потребно много рада како бисмо дошли до напретка у ефикасности&qуот;, објашњава Батачарја.

Онда су се досетили да би на исти начин на који брзо загреју храну могли да подигну темпертуру раствора.

Решење је била микроталасна пећница.

„Запитали смо се шта би се десило ако бисмо раствор ставили у микроталасну, али у том тренутку нисмо били свесни да ће се побољшати селективност за литијум, већ смо само желели да убрзамо процес&qуот;, каже Батачарја.

Смањењем трајања процеса могао би донекле да се реши проблем уског грла у производњи литијум-јонских батерија.

„Када се батерије рециклирају киселинама, процес траје три сата и на крају добијете помешане литијум, кобалт, никл и друге метале.

„Ако користимо дубоки еутектички растварач, за три до шест сати ћемо добити производ са око 80 одсто литијума, али преосталих 20 одсто ће бити кобалт и никл&qуот;, објашњава Салма Алхашим, студенткиња докторских студија на Универзитету Рајс.

„Када на то применимо и метод микроталасне, за пет минута добијамо 85 одсто литијума, а мање од пет одсто никла и кобалта&qуот;, додаје.

Како нове методе чувају животну средину?

Салма Алхашим сматра да би иновативни метод рециклаже батерија могао да смањи негативне утицаје на животну средину на више нивоа.

„Када користите зелене растворе не чините штету као што је то случај са оштрим киселинама које се сада користе.

„Смањује се и употреба енергије која се досад користила за загревање раствора до високих температура током рециклирања.

„Сада са малим утрошком енергије за краћи рок постижемо то загревање, што је сјајно по животну средину&qуот;, објашњава студенткиња докторских студија на Универзитету Рајс.

• Копање литијума у Србији: „Прилика која се не пропушта&qуот;, сагласни Вучић и Шолц
• Све што треба да знате о бору, пратиоцу литијума у долини Јадра
• Вештачка интелигенција пронашла нову супстанцу - замену за литијум

Како да наука изађе из лабораторије?

Поред еколошких, иновативна метода рециклаже могла би да донесе и економске користи компанијама и државама, додаје Алхашим.

„Оваквим рециклирањем литијум-јонских батерија могли бисмо последично и да смањимо трошкове рударења литијума, јер бисмо литијум добијали на овај бржи, ефикаснији и одрживији начин.

„Рециклирањем би се тако смањила и крајња цена литијумске батерије&qуот;, наглашава истраживачица.

Глобална производња литијума се готово удесетостручила између 2010. и 2024. године, када је достигла 240.000 тона, подаци су немачке статистичке агенције Статиста.

„Многе земље немају налазишта литијума, кобалта и никла, који се користе за производњу батерија, већ су смештена у специфичним областима планете, због чега имамо честе проблеме у ланцу снабдевања&qуот;, каже Сохини Батачарја.

Али, после низа година употребе електричних возила и друге технологије, многе државе имају велике залихе одбачених батерија, додаје.

„Ако будемо у стању да их брзо и ефикасно рециклирамо, и да то не буде штетно по животну средину, то ће бити и економски значајно&qуот;, сматра Батачарја.

Лабораторијско истраживање које је доказало функционалност њиховог метода завршено је и резултати су објављени у научном часопису Адванцед Фунцтионал Материалс прошле године.

Већ постоји интересовање „из различитих грана индустрије&qуот; да се иновативни начин рециклаже изведе из лабораторије и примени у фабричким постројењима, каже Батачарја.

„Ако неко буде одлучио да га примени, биће потребно да спроведемо додатно, другачије истраживање и видећемо шта ће се дешавати&qуот;, додаје.

Интересовање у привреди постоји и за други изум научника Универзитета Рајс.

„Контактирале су нас компаније из енергетског сектора и различити стартапи, који су спремни да провере спремност наше технологије за употребу у комерцијалне сврхе&qуот;, каже Сибани Лиса Бисвал.

Док чекају на повратне информације из индустрије, очекују и да ће „још најмање две или три године&qуот; наставити да развијају технологију, додаје Хаотиан Ванг.

„Пред нама је дуг пут, али верујем у наш метод и радујем се могућој употреби у индустрији&qуот;, закључује Ванг.

• Најважније питање о литијуму и батеријама на које немамо одговор
• Литијум у центру пажње: Кина развија огромно налазиште у Боливији
• Битка за литијум: Кина и Америка се споре око јужноамеричког богатства

ББЦ на српском је од сада и на Јутјубу, пратите нас ОВДЕ.

Пратите нас на Фејсбуку, Твитеру, Инстаграму, Јутјубу и Вајберу. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на ббцнасрпском@ббц.цо.ук

(ББЦ Невс, 04.01.2025)