Liitiumi saab ekstraheerida ka reoveest?

Igaüks, kes kasutab mobiiltelefoni, sülearvutit või elektriautot, peab toetuma liitiumile. Selle elemendi järele on suur nõudlus. Kuigi liitiumi on kogu maailmas piisavalt, on liitiumi hankimine ja ekstraheerimine endiselt keeruline ja ebatõhus protsess.

Inseneride ja teadlaste interdistsiplinaarne meeskond töötab välja meetodit liitiumi eraldamiseks saastunud veest.

Sel nädalal Riikliku Teaduste Akadeemia menetlustes avaldatud uued uuringud võiksid lihtsustada liitiumi soolveest eraldamise protsessi, luues potentsiaalselt suurema varu ja vähendades akukomponentide maksumust elektrisõidukite, elektroonika ja paljude teiste seadmete toiteks.

Praegu saadakse liitiumi kõige sagedamini Soolasest veest Lõuna-Ameerikas päikese aurustumise teel, mis on kallis protsess ja võib kesta mitu aastat. Lisaks kaob selles protsessis suur hulk liitiumi.

Austini Texase ülikooli ja Santa Barbara California ülikooli uurimisrühmad on välja töötanud membraani, mis suudab liitiumi täpselt eraldada teistest ioonidest, näiteks naatriumist, parandades oluliselt ihaldatud elementide kogumise tõhusust.

Austini Texase ülikooli Mcketta keemiatehnika osakonna professor Benny Freeman ütles: "Selle uuringu tulemused on väga olulised liitiumi peamiste ressursipiirangute lahendamiseks ning patareide ja akude jaoks on võimalik nafta- ja gaasitootmisel tekkivast veest liitiumi ekstraheerida ja paberite kaasautor."

Lisaks soolveele sisaldab nafta- ja gaasitootmise reovesi ka liitiumi, kuid seda ei ole täna välja töötatud. Uurijad ütlesid, et Texases Eagle Fordi põlevkivi hüdrofrakkimisel saadav vesi võib toota piisavalt liitiumi 300 elektrisõiduki patareile või 1,7 miljonile nutitelefonile vaid ühe nädalaga. See näide näitab selle uue tehnoloogia võimaluste ulatust liitiumipakkumise märkimisväärsel suurendamisel ja sellest sõltuvate seadmete kulude vähendamisel.

Selle avastuse tuumaks on uus polümeermembraan, mille on valmistanud teadlased, kes kasutavad krooneetrit, mis on spetsiifilise keemilise funktsiooniga ligand ja võib siduda mõningaid ioone. Kroonieetreid ei ole varem veepuhastusmembraani osana rakendatud ega uuritud, kuid need võivad olla liitiumi ekstraheerimise põhikomponent, konkreetne molekul vees.

Enamikus polümeerides läbib naatrium membraani kiiremini kui liitium. Kuid nendes uutes materjalides liigub liitium kiiremini kui naatrium, mis on tavaline saasteaine soolvett sisaldavas liitiumis. Arvuti modelleerimise kaudu sai meeskond teada, miks see juhtus. Naatriumioonid kombineeritakse kroonieetritega, et neid aeglustada, samas kui liitiumioonid jäävad sidumata, võimaldades neil polümeeri kiiremini läbida.

Need leiud kujutavad endast uut piiri membraaniteaduses ning nõuavad ülikoolide igakülgset koostööd polümeeri sünteesi, membraani iseloomustamise ning modelleerimise ja simulatsiooni valdkonnas. Uuringut toetas vee- ja energiasüsteemi materjalide keskus, TÜ Austini energiapiiri uurimiskeskus, mida rahastas USA energeetikaministeerium.