การสกัดลิเธียมจากมหาสมุทรอาจช่วยหนุนอุตสาหกรรมแบตเตอรี่

เนื่องจากความต้องการลิเธียมพุ่งสูงขึ้นพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของรถยนต์ไฟฟ้าและระบบกักเก็บพลังงาน นักวิทยาศาสตร์จึงหันไปหาสมุทร—ซึ่งมีแหล่งสำรองวัสดุแบตเตอรี่ที่สำคัญจำนวนมากยังไม่ได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์

ลิเธียม โลหะน้ำหนักเบาที่จำเป็นสำหรับแบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูง กำลังเผชิญกับข้อจำกัดด้านอุปทานที่เพิ่มขึ้น เนื่องจากแหล่งที่มาจากพื้นดินลดลง และวิธีการสกัดทำให้เกิดข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม มหาสมุทรซึ่งมีลิเธียมประมาณ 180 พันล้านตัน—เกือบ 5,000 เท่าของแหล่งสำรองบนบก—อาจเป็นทางออกได้ แต่การสกัดนั้นนำเสนอความท้าทายทางเทคนิคที่น่าเกรงขาม

น้ำทะเลมีลิเธียมเพียงประมาณ 0.17 ส่วนในล้านส่วน—เจือจางกว่าในที่ราบเกลือบนบกถึงพันเท่า ยิ่งกว่านั้น ไอออนลิเธียมมาพร้อมกับไอออนโซเดียม แมกนีเซียม และโพแทสเซียมที่มีอยู่มากมาย ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายกัน ทำให้การสกัดแบบเลือกทำได้ยากเป็นพิเศษ วิธีการเชิงพาณิชย์ในปัจจุบัน เช่น การระเหยของแสงอาทิตย์ (ใช้ในที่ราบเกลือ) หรือการชะด้วยกรด (จากแร่หินแข็ง) พิสูจน์แล้วว่าไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจที่ความเข้มข้นของน้ำทะเล

นักวิจัยทั่วโลกกำลังพัฒนาแนวทางที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้:

สารดูดซับแบบเลือก วัสดุขั้นสูง เช่น ลิเธียม-อะลูมิเนียม-เลเยอร์ดับเบิลไฮดรอกไซด์ และลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ แสดงให้เห็นถึงความหวังในการจับไอออนลิเธียมอย่างเลือกปฏิบัติ นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นเพิ่งสาธิตระบบที่ใช้วัสดุเหล่านี้ ซึ่งสามารถกู้คืนลิเธียมจากน้ำทะเลได้ 90%

วิธีการทางไฟฟ้าเคมี โดยการใช้สนามไฟฟ้าที่ปรับแต่งอย่างแม่นยำ นักวิจัยสามารถขับไอออนลิเธียมผ่านเมมเบรนพิเศษ ในขณะที่กีดกันไอออนคู่แข่ง การศึกษาในปี 2023 ใน Nature Energy แสดงให้เห็นว่าแนวทางนี้สามารถลดการใช้พลังงานได้ 60% เมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม

การแยกเมมเบรน กำลังมีการพัฒนาเมมเบรนนาโนฟิลเตรชันแบบใหม่ที่มีช่องทางเลือกลิเธียม แม้ว่าต้นแบบปัจจุบันจะประสบปัญหาด้านความทนทาน แต่แบบจำลองทางทฤษฎีแนะนำว่าในที่สุดพวกเขาสามารถบรรลุความบริสุทธิ์ 99% ในราคาที่แข่งขันได้

การสกัดลิเธียมจากน้ำทะเลที่ประสบความสำเร็จสามารถเปลี่ยนแปลงห่วงโซ่อุปทานทั่วโลกได้ ซึ่งแตกต่างจากการทำเหมืองบนบก—ซึ่งมักต้องใช้น้ำจำนวนมากในพื้นที่แห้งแล้งและสร้างผลพลอยได้ที่เป็นพิษ—การสกัดจากทะเลสามารถตั้งอยู่ในสถานที่เดียวกับโรงงานผลิตน้ำจืด โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ การประเมินวงจรชีวิตเบื้องต้นแนะนำว่าลิเธียมจากน้ำทะเลอาจมีรอยเท้าคาร์บอนน้อยกว่าแหล่งที่มาทั่วไป 30-40%

แม้ว่าความท้าทายทางเทคนิคและการปรับขนาดที่สำคัญยังคงมีอยู่ แต่ผลตอบแทนที่เป็นไปได้ได้ดึงดูดการลงทุนจากรัฐบาลและองค์กรต่างๆ เมื่อความต้องการแบตเตอรี่ยังคงเติบโตแบบทวีคูณ มหาสมุทรอาจมีบทบาทสำคัญในการขับเคลื่อนอนาคตพลังงานสะอาดของเราในไม่ช้า