استخراج لیتیوم از اقیانوس می‌تواند صنعت باتری‌سازی را تقویت کند.

با افزایش تقاضا برای لیتیوم با ظهور وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم‌های ذخیره انرژی، دانشمندان به دریا روی می‌آورند - جایی که ذخایر وسیعی از این ماده حیاتی باتری تا حد زیادی دست‌نخورده باقی مانده است.

لیتیوم، فلز سبک وزن ضروری برای باتری‌های با کارایی بالا، با کاهش منابع زمینی و نگرانی‌های زیست‌محیطی ناشی از روش‌های استخراج، با محدودیت‌های فزاینده‌ای در عرضه مواجه است. اقیانوس که تخمین زده می‌شود 180 میلیارد تن لیتیوم دارد - تقریباً 5000 برابر بیشتر از ذخایر زمینی - می‌تواند راه‌حلی ارائه دهد، اما استخراج آن چالش‌های فنی بزرگی را به همراه دارد.

آب دریا تنها حدود 0.17 قسمت در میلیون لیتیوم دارد - هزار برابر رقیق‌تر از شوره‌زارهای زمینی. علاوه بر این، یون‌های لیتیوم با یون‌های سدیم، منیزیم و پتاسیم بسیار فراوان‌تری همراه هستند که خواص شیمیایی مشابهی دارند و استخراج انتخابی را فوق‌العاده دشوار می‌کند. روش‌های تجاری فعلی مانند تبخیر خورشیدی (که در شوره‌زارها استفاده می‌شود) یا شستشوی اسیدی (از سنگ معدن سخت) در غلظت‌های آب دریا از نظر اقتصادی غیرقابل اجرا هستند.

محققان در سراسر جهان در حال توسعه رویکردهای نوآورانه برای غلبه بر این موانع هستند:

جاذب‌های انتخابی: مواد پیشرفته‌ای مانند هیدروکسیدهای دوگانه لایه‌ای لیتیوم-آلومینیوم و اکسید منگنز لیتیوم نویدبخش جذب ترجیحی یون‌های لیتیوم هستند. دانشمندان ژاپنی اخیراً سیستمی را با استفاده از این مواد نشان دادند که 90٪ بازیابی لیتیوم از آب دریا را به دست آورد.

روش‌های الکتروشیمیایی: با اعمال میدان‌های الکتریکی دقیقاً تنظیم‌شده، محققان می‌توانند یون‌های لیتیوم را از طریق غشاهای تخصصی هدایت کنند و در عین حال یون‌های رقیب را حذف کنند. یک مطالعه در سال 2023 در Nature Energy نشان داد که این رویکرد می‌تواند مصرف انرژی را تا 60٪ در مقایسه با روش‌های سنتی کاهش دهد.

جداسازی غشایی: غشاهای نانوفیلتراسیون جدید با کانال‌های انتخابی لیتیوم در حال توسعه هستند. در حالی که نمونه‌های اولیه فعلی با مشکلات دوام مواجه هستند، مدل‌های نظری نشان می‌دهند که آنها می‌توانند در نهایت به خلوص 99٪ با هزینه‌های رقابتی دست یابند.

استخراج موفقیت‌آمیز لیتیوم از آب دریا می‌تواند زنجیره‌های تأمین جهانی را متحول کند. بر خلاف استخراج زمینی - که اغلب به استفاده گسترده از آب در مناطق خشک نیاز دارد و محصولات جانبی سمی تولید می‌کند - استخراج دریایی می‌تواند با کارخانه‌های آب‌شیرین‌کن هم‌مکان باشد و از زیرساخت‌های موجود استفاده کند. ارزیابی‌های اولیه چرخه عمر نشان می‌دهد که لیتیوم آب دریا می‌تواند 30 تا 40 درصد ردپای کربن کمتری نسبت به منابع سنتی داشته باشد.

اگرچه چالش‌های فنی و مقیاس‌بندی قابل توجهی باقی مانده است، اما پاداش‌های بالقوه سرمایه‌گذاری را از سوی دولت‌ها و شرکت‌ها به طور یکسان جذب کرده است. با ادامه رشد تصاعدی تقاضا برای باتری، اقیانوس‌ها ممکن است به زودی نقش اساسی در تأمین انرژی آینده پاک ما ایفا کنند.