Ekstrakcja litu z oceanu mogłaby pobudzić przemysł baterii

Wraz ze wzrostem popytu na lit w związku z rozwojem pojazdów elektrycznych i systemów magazynowania energii, naukowcy zwracają się ku morzu – gdzie ogromne rezerwy tego krytycznego materiału do produkcji akumulatorów pozostają w dużej mierze niewykorzystane.

Lit, lekki metal niezbędny do produkcji wysokowydajnych akumulatorów, stoi w obliczu rosnących ograniczeń w dostawach, ponieważ źródła lądowe maleją, a metody wydobycia budzą obawy środowiskowe. Ocean, który zawiera szacunkowo 180 miliardów ton litu – prawie 5000 razy więcej niż rezerwy lądowe – mógłby stanowić rozwiązanie, ale jego wydobycie stwarza ogromne wyzwania techniczne.

Woda morska zawiera tylko około 0,17 części na milion litu – tysiąc razy mniej niż na lądowych solniska. Co więcej, jony litu towarzyszą znacznie bardziej obfite jony sodu, magnezu i potasu o podobnych właściwościach chemicznych, co sprawia, że selektywne wydobycie jest niezwykle trudne. Obecne metody komercyjne, takie jak parowanie słoneczne (stosowane na solniska) lub ługowanie kwasowe (z rudy twardej), okazują się nieopłacalne ekonomicznie przy stężeniach w wodzie morskiej.

Naukowcy na całym świecie opracowują innowacyjne podejścia do pokonywania tych przeszkód:

Selektywne adsorbenty: Zaawansowane materiały, takie jak podwójne wodorotlenki warstwowe litu-glinu i tlenek manganu litu, dają nadzieję na preferencyjne wychwytywanie jonów litu. Japońscy naukowcy niedawno zademonstrowali system wykorzystujący te materiały, który osiągnął 90% odzysku litu z wody morskiej.

Metody elektrochemiczne: Stosując precyzyjnie dostrojone pola elektryczne, naukowcy mogą przepychać jony litu przez specjalne membrany, jednocześnie wykluczając konkurujące jony. Badanie z 2023 roku w Nature Energy wykazało, że to podejście może zmniejszyć zużycie energii o 60% w porównaniu z tradycyjnymi metodami.

Separacja membranowa: Opracowywane są nowe membrany do nanofiltracji z kanałami selektywnymi dla litu. Chociaż obecne prototypy borykają się z problemami z trwałością, modele teoretyczne sugerują, że ostatecznie mogłyby osiągnąć 99% czystości przy konkurencyjnych kosztach.

Pomyślne wydobycie litu z wody morskiej mogłoby zmienić globalne łańcuchy dostaw. W przeciwieństwie do górnictwa lądowego – które często wymaga intensywnego zużycia wody w suchych regionach i generuje toksyczne produkty uboczne – wydobycie morskie mogłoby być zlokalizowane razem z zakładami odsalania, wykorzystując istniejącą infrastrukturę. Wstępne oceny cyklu życia sugerują, że lit z wody morskiej mógłby mieć o 30-40% mniejszy ślad węglowy niż konwencjonalne źródła.

Chociaż pozostają znaczne wyzwania techniczne i związane ze skalowaniem, potencjalne korzyści przyciągnęły inwestycje zarówno ze strony rządów, jak i korporacji. W miarę jak zapotrzebowanie na akumulatory nadal rośnie wykładniczo, oceany mogą wkrótce odegrać centralną rolę w zasilaniu naszej przyszłości czystej energii.