Η εξόρυξη λιθίου από τους ωκεανούς θα μπορούσε να ενισχύσει τη βιομηχανία μπαταριών

Καθώς η ζήτηση για λίθιο εκτοξεύεται με την άνοδο των ηλεκτρικών οχημάτων και των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, οι επιστήμονες στρέφονται στη θάλασσα—όπου τεράστια αποθέματα του κρίσιμου υλικού για τις μπαταρίες παραμένουν σε μεγάλο βαθμό ανεκμετάλλευτα.

Το λίθιο, το ελαφρύ μέταλλο που είναι απαραίτητο για μπαταρίες υψηλής απόδοσης, αντιμετωπίζει αυξανόμενους περιορισμούς στην προσφορά, καθώς οι χερσαίες πηγές μειώνονται και οι μέθοδοι εξόρυξης εγείρουν περιβαλλοντικές ανησυχίες. Ο ωκεανός, ο οποίος περιέχει περίπου 180 δισεκατομμύρια τόνους λιθίου—σχεδόν 5.000 φορές περισσότερο από τα αποθέματα ξηράς—θα μπορούσε να προσφέρει μια λύση, αλλά η εξαγωγή του παρουσιάζει τρομερές τεχνικές προκλήσεις.

Το θαλασσινό νερό περιέχει μόνο περίπου 0,17 μέρη ανά εκατομμύριο λιθίου—χίλιες φορές πιο αραιό από ό,τι σε χερσαίες αλυκές. Επιπλέον, τα ιόντα λιθίου συνοδεύονται από πολύ πιο άφθονα ιόντα νατρίου, μαγνησίου και καλίου με παρόμοιες χημικές ιδιότητες, καθιστώντας την επιλεκτική εξαγωγή εξαιρετικά δύσκολη. Οι τρέχουσες εμπορικές μέθοδοι όπως η ηλιακή εξάτμιση (που χρησιμοποιείται σε αλυκές) ή η έκπλυση με οξύ (από σκληρό πέτρωμα) αποδεικνύονται οικονομικά μη βιώσιμες σε συγκεντρώσεις θαλασσινού νερού.

Ερευνητές σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν καινοτόμες προσεγγίσεις για την υπέρβαση αυτών των εμποδίων:

Επιλεκτικά Προσροφητικά: Προηγμένα υλικά όπως τα διπλά υδροξείδια στρωμάτων λιθίου-αλουμινίου και το οξείδιο του λιθίου-μαγγανίου υπόσχονται την προτιμησιακή σύλληψη ιόντων λιθίου. Ιάπωνες επιστήμονες απέδειξαν πρόσφατα ένα σύστημα που χρησιμοποιεί αυτά τα υλικά και πέτυχε 90% ανάκτηση λιθίου από θαλασσινό νερό.

Ηλεκτροχημικές Μέθοδοι: Εφαρμόζοντας ακριβώς συντονισμένα ηλεκτρικά πεδία, οι ερευνητές μπορούν να οδηγήσουν ιόντα λιθίου μέσω εξειδικευμένων μεμβρανών, αποκλείοντας παράλληλα ανταγωνιστικά ιόντα. Μια μελέτη του 2023 στο Nature Energy έδειξε ότι αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά 60% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους.

Διαχωρισμός με Μεμβράνη: Αναπτύσσονται νέες νανοφίλτρα μεμβράνες με επιλεκτικά κανάλια λιθίου. Ενώ τα τρέχοντα πρωτότυπα αντιμετωπίζουν προβλήματα ανθεκτικότητας, θεωρητικά μοντέλα υποδηλώνουν ότι θα μπορούσαν τελικά να επιτύχουν 99% καθαρότητα σε ανταγωνιστικό κόστος.

Η επιτυχής εξαγωγή λιθίου από θαλασσινό νερό θα μπορούσε να μεταμορφώσει τις παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού. Σε αντίθεση με τη χερσαία εξόρυξη—η οποία συχνά απαιτεί εκτεταμένη χρήση νερού σε άνυδρες περιοχές και δημιουργεί τοξικά υποπροϊόντα—η θαλάσσια εξόρυξη θα μπορούσε να συνδυαστεί με μονάδες αφαλάτωσης, χρησιμοποιώντας την υπάρχουσα υποδομή. Οι προκαταρκτικές εκτιμήσεις του κύκλου ζωής υποδηλώνουν ότι το λίθιο από θαλασσινό νερό θα μπορούσε να έχει 30-40% μικρότερο αποτύπωμα άνθρακα από τις συμβατικές πηγές.

Αν και παραμένουν σημαντικές τεχνικές και κλιμακωτές προκλήσεις, τα πιθανά οφέλη έχουν προσελκύσει επενδύσεις από κυβερνήσεις και εταιρείες. Καθώς η ζήτηση για μπαταρίες συνεχίζει την εκθετική της ανάπτυξη, οι ωκεανοί μπορεί σύντομα να διαδραματίσουν κεντρικό ρόλο στην τροφοδοσία του μέλλοντος της καθαρής ενέργειας.