Produrre il litio dall’acqua di mare è possibile

Produrre il litio dall’acqua di mare è possibile

Per soddisfare la domanda sempre crescente di litio per le batterie dei dispositivi elettronici, si è pensato di raccoglierlo dall’acqua del mare
Produrre il litio dall’acqua di mare è possibile FASTWEB S.p.A.

Si stima che entro la fine del decennio, le vendite di veicoli elettrici porteranno la domanda di litio a cinque volte il livello attuale. Questo improvviso aumento ha portato le aziende alla ricerca di nuove fonti del prezioso metallo, ma una scienziata della Pritzker School of Molecular Engineering dell'Università di Chicago crede che abbiamo già tutto il litio di cui abbiamo bisogno, e sta aspettando appena al largo.

Attualmente, circa il 75% del litio mondiale proviene da un tratto di terra montuoso a cavallo tra Argentina, Bolivia e Cile, un'area chiamata Triangolo del Litio. Lì, il metallo viene estratto pompando salamoia in giganteschi bacini all'aperto dove evapora nell'arco di un anno. Tuttavia, questo lungo processo è un collo di bottiglia, in un mondo affamato di litio e, sebbene esistano altre fonti, la maggior parte ha un importante impatto ambientale.

Per prevenire l'incombente carenza, molti paesi, inclusi gli Stati Uniti, stanno cercando metodi di estrazione sostenibili per l'elemento richiesto. È qui che entra in gioco Chong Liu, assistente professore della famiglia Neubauer presso la Pritzker School of Molecular Engineering.

Liu è una scienziata dei materiali: studia le proprietà della materia per creare materiali altamente specializzati. Attualmente, il suo laboratorio sta sviluppando un nuovo tipo di elettrodo in grado di estrarre elementi preziosi dall'acqua di mare utilizzando un processo chiamato intercalazione elettrochimica. E mentre il lavoro di Liu è ancora nelle sue fasi iniziali, potrebbe presentare uno dei metodi più sostenibili per estrarre il litio ovunque.

"La nostra grande motivazione è creare un processo che sia il più rispettoso dell'ambiente possibile", ha affermato Liu. "Poiché stiamo adottando un approccio elettrochimico, evitiamo completamente la necessità di calore intenso o acidi forti e otteniamo solo l'elemento che vogliamo: questa è la selettività ionica".

Questo approccio è uno di quelli che il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti sta prendendo sul serio. Il 2 settembre, Liu è stata nominata come uno dei 13 ricercatori a ricevere parte di un fondo di 30 milioni di dollari volto a garantire la fornitura di materiali critici della nazione per le tecnologie energetiche pulite.

"L'espansione dell'infrastruttura dei veicoli elettrici, il rafforzamento della rete elettrica della nostra nazione e l'alimentazione della nostra economia con milioni di posti di lavoro nell'energia pulita si basano sulla sicurezza delle catene di approvvigionamento di materiali critici come il cobalto e il platino", ha affermato il Segretario all'Energia degli Stati Uniti, Jennifer M. Granholm. “La chiave per il nostro futuro senza emissioni di carbonio sta nel potenziare le industrie americane pulite, costruire solidi sistemi di catena di approvvigionamento di materiali critici fabbricati in America e distribuire in modo aggressivo le tecnologie climatiche risultanti qui e all'estero”.

Per capire il metodo di Liu, è utile immaginare un elettromagnete. Simile a come un elettromagnete può attirare e raccogliere il metallo ferroso, il processo di Liu può attirare e raccogliere il litio. Non c'è magnetismo nell'intercalazione elettrochimica, piuttosto, gli ioni sono attratti da un campo elettrico, ma il principio è simile. I lavoratori sarebbero in grado di immergere una serie di elettrodi in una pozza di acqua di mare, attirare il litio e quindi rilasciare quello raccolto in un serbatoio di stoccaggio.

A livello molecolare, Liu raggiunge questo obiettivo progettando materiali per elettrodi altamente specifici, che attirano ioni verso gli elettrodi catturando e intrappolando solo determinati elementi.

Tuttavia ci sono sfide, a questo approccio. Poiché la concentrazione di litio nell'acqua di mare è piuttosto bassa, circa 0,2 parti per milione, qualsiasi tecnica di estrazione dovrà essere estremamente efficiente per estrarre il litio a una velocità ragionevole. Inoltre, per poter utilizzare questi elettrodi su scala industriale, dovranno essere realizzati in materiale altamente selettivo e altamente durevole. La scelta del miglior candidato richiederà tempo.

Liu comprende queste sfide e le ha prese in considerazione a livello di progettazione. Il suo laboratorio ha già visto risultati promettenti nel processo di selezione dei materiali, restringendo i candidati a poche famiglie probabili, che sta lavorando per perfezionare ulteriormente con nuove tecniche di apprendimento automatico. La sua speranza è che entro il prossimo decennio ci sarà un nuovo sistema completamente sostenibile per l'estrazione del litio.

"Mi aspetto che entro 10, 20 anni assisteremo a una trasformazione completa nel modo in cui le persone e le merci vengono spostate", ha affermato Liu. “Ma per crearlo, per affrontare il cambiamento climatico in modo serio, dobbiamo trovare metodi rispettosi dell'ambiente per ogni aspetto di quel processo, inclusa la produzione di batterie. Questo è ciò che speriamo di fornire.”

Fonte: scitechdaily.com
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