2025-11-12
電気自動車やエネルギー貯蔵システムの台頭に伴いリチウムの需要が急増する中、科学者たちは、重要なバッテリー材料の膨大な埋蔵量がほとんど未利用のまま残っている海に目を向けています。
高性能バッテリーに不可欠な軽量金属であるリチウムは、陸上の資源が減少し、抽出方法が環境問題を引き起こすため、供給制約がますます高まっています。推定1800億トン（陸上埋蔵量の約5,000倍）のリチウムを含む海洋は、解決策を提供する可能性がありますが、抽出には困難な技術的課題があります。
海水には、リチウムが約0.17ppm（陸上の塩原の1,000倍希薄）しか含まれていません。さらに、リチウムイオンには、同様の化学的性質を持つナトリウム、マグネシウム、カリウムイオンがはるかに多く含まれており、選択的抽出が非常に困難になっています。太陽蒸発（塩原で使用）や酸浸出（硬岩鉱石から）などの現在の商業的方法は、海水濃度では経済的に実現不可能であることが証明されています。
世界中の研究者は、これらの課題を克服するための革新的なアプローチを開発しています。
選択的吸着剤: リチウムアルミニウム層状複水酸化物やリチウムマンガン酸化物などの高度な材料は、リチウムイオンを優先的に捕捉する可能性を示しています。日本の科学者は最近、これらの材料を使用して、海水から90％のリチウム回収を達成したシステムを実証しました。
電気化学的方法: 精密に調整された電場を適用することにより、研究者は、競合するイオンを排除しながら、特殊な膜を通してリチウムイオンを駆動することができます。2023年の研究では、 Nature Energy このアプローチにより、従来の方法と比較してエネルギー消費量を60％削減できることが示されました。
膜分離: リチウム選択性チャネルを備えた新しいナノろ過膜が開発されています。現在のプロトタイプは耐久性の問題に直面していますが、理論モデルでは、最終的に競争力のあるコストで99％の純度を達成できる可能性があります。
海水リチウム抽出が成功すれば、世界のサプライチェーンを変革する可能性があります。乾燥地域での広範な水の使用や有毒な副産物の生成を必要とすることが多い陸上採掘とは異なり、海洋抽出は、既存のインフラストラクチャを使用して、脱塩プラントと共同で配置できます。予備的なライフサイクルアセスメントでは、海水リチウムは、従来の資源よりも30〜40％小さいカーボンフットプリントを持つ可能性があることが示唆されています。
依然として大きな技術的およびスケールアップの課題が残っていますが、潜在的な報酬は、政府と企業の双方から投資を呼び込んでいます。バッテリー需要が指数関数的に成長し続ける中、海洋は、私たちのクリーンエネルギーの未来に力を与える上で中心的な役割を果たすようになるかもしれません。
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