L'estrazione di litio dagli oceani potrebbe dare impulso all'industria delle batterie

Con la domanda di litio alle stelle con l'ascesa dei veicoli elettrici e dei sistemi di accumulo di energia, gli scienziati si stanno rivolgendo al mare, dove vaste riserve del materiale critico per le batterie rimangono in gran parte inutilizzate.

Il litio, il metallo leggero essenziale per le batterie ad alte prestazioni, deve affrontare crescenti vincoli di approvvigionamento poiché le fonti terrestri diminuiscono e i metodi di estrazione sollevano preoccupazioni ambientali. L'oceano, che contiene circa 180 miliardi di tonnellate di litio, quasi 5.000 volte più delle riserve terrestri, potrebbe offrire una soluzione, ma estrarlo presenta formidabili sfide tecniche.

L'acqua di mare contiene solo circa 0,17 parti per milione di litio, mille volte più diluito rispetto alle saline terrestri. Inoltre, gli ioni litio sono accompagnati da ioni sodio, magnesio e potassio molto più abbondanti con proprietà chimiche simili, rendendo l'estrazione selettiva straordinariamente difficile. Gli attuali metodi commerciali come l'evaporazione solare (utilizzata nelle saline) o l'estrazione acida (da minerale di roccia dura) si dimostrano economicamente impraticabili alle concentrazioni di acqua di mare.

I ricercatori di tutto il mondo stanno sviluppando approcci innovativi per superare questi ostacoli:

Assorbenti selettivi: Materiali avanzati come gli idrossidi doppi stratificati di litio-alluminio e l'ossido di manganese di litio si dimostrano promettenti per la cattura preferenziale degli ioni litio. Scienziati giapponesi hanno recentemente dimostrato un sistema che utilizza questi materiali che ha raggiunto il 90% di recupero del litio dall'acqua di mare.

Metodi elettrochimici: Applicando campi elettrici sintonizzati con precisione, i ricercatori possono far passare gli ioni litio attraverso membrane specializzate escludendo gli ioni concorrenti. Uno studio del 2023 in Nature Energy ha dimostrato che questo approccio potrebbe ridurre il consumo di energia del 60% rispetto ai metodi tradizionali.

Separazione a membrana: Si stanno sviluppando nuove membrane di nanofiltrazione con canali selettivi per il litio. Sebbene gli attuali prototipi presentino problemi di durata, i modelli teorici suggeriscono che potrebbero eventualmente raggiungere il 99% di purezza a costi competitivi.

L'estrazione di litio dall'acqua di mare di successo potrebbe trasformare le catene di approvvigionamento globali. A differenza dell'estrazione terrestre, che spesso richiede un ampio utilizzo di acqua nelle regioni aride e genera sottoprodotti tossici, l'estrazione marina potrebbe essere co-localizzata con gli impianti di desalinizzazione, utilizzando le infrastrutture esistenti. Le valutazioni preliminari del ciclo di vita suggeriscono che il litio marino potrebbe avere un'impronta di carbonio inferiore del 30-40% rispetto alle fonti convenzionali.

Sebbene rimangano significative sfide tecniche e di ridimensionamento, i potenziali vantaggi hanno attirato investimenti da governi e aziende. Poiché la domanda di batterie continua la sua crescita esponenziale, gli oceani potrebbero presto svolgere un ruolo centrale nell'alimentare il nostro futuro energetico pulito.