Jokaisen, joka käyttää matkapuhelinta, kannettavaa tietokonetta tai sähköautoa, on luotettava litiumiin. Tälle elementille on suuri kysyntä. Vaikka litiumia on riittävästi saatavilla kaikkialla maailmassa, litiumin saaminen ja uuttaminen on edelleen haastava ja tehoton prosessi.
Tieteidenvälinen insinöörien ja tutkijoiden ryhmä kehittää menetelmää litiumin erottamiseksi saastuneesta vedestä.
Uusi tutkimus, joka julkaistiin tällä viikolla kansallisen tiedeakatemian tutkimuksissa, voisi yksinkertaistaa litiumin erottamista suolavedestä, mikä mahdollisesti lisää tarjontaa ja alentaa akkuosien kustannuksia sähköajoneuvoille, elektroniikalle ja monille muille laitteille.
Tällä hetkellä litiumia saadaan yleisimmin Etelä -Amerikan suolavedestä auringon haihduttamalla, mikä on kallis prosessi ja voi kestää useita vuosia. Lisäksi menetetään suuri määrä litiumia tässä prosessissa.
Austinissa sijaitsevan Texasin yliopiston ja Kalifornian yliopiston Santa Barbaran tutkimusryhmät ovat suunnitelleet kalvon, joka voi erottaa litiumin tarkasti muista ioneista, kuten natriumista, mikä parantaa merkittävästi himoittujen elementtien keräämisen tehokkuutta.
Benny Freeman, mckettan kemian tekniikan laitoksen professori Texasin yliopistossa Austinissa, sanoi:&"; tämän tutkimuksen tuloksilla on suuri merkitys ratkaistaessa litiumin tärkeimmät resurssirajoitukset, ja litiumia on mahdollista erottaa. akkujen öljyn- ja kaasuntuotannosta saadusta vedestä ja paperien tekijä.&";
Öljyn ja kaasun tuotannossa syntyvä jätevesi sisältää suolaveden lisäksi litiumia, mutta sitä ei ole kehitetty tänään. Tutkijat sanoivat, että Eagle Fordin liuskeen hydraulisessa murskauksessa Texasissa syntyvä vesi voisi tuottaa tarpeeksi litiumia 300 sähköajoneuvon akkuun tai 1,7 miljoonaan älypuhelimeen vain viikossa. Tämä esimerkki osoittaa tämän uuden tekniikan mahdollisuudet laajentaa litiumin tarjontaa merkittävästi ja vähentää siitä riippuvaisten laitteiden kustannuksia.
Tämän löydön ydin on uusi polymeerikalvo, jonka tutkijat ovat tehneet käyttämällä kruunueetteriä, joka on ligandi, jolla on erityinen kemiallinen tehtävä ja joka voi sitoa joitain ioneja. Kruunueettereitä ei ole aiemmin sovellettu tai tutkittu osana vedenkäsittelykalvoa, mutta ne voivat olla keskeinen komponentti litiumuutossa, joka on tietty molekyyli vedessä.
Useimmissa polymeereissä natrium kulkee kalvon läpi nopeammin kuin litium. Näissä uusissa materiaaleissa litium kuitenkin liikkuu nopeammin kuin natrium, joka on yleinen epäpuhtaus litiumia sisältävässä suolavedessä. Tietokonemallinnuksella tiimi selvitti, miksi näin tapahtui. Natriumionit yhdistyvät kruunueetterien kanssa hidastaakseen niitä, kun taas litiumionit pysyvät sitoutumattomina, jolloin ne voivat kulkea polymeerin läpi nopeammin.
Nämä havainnot edustavat uutta kalvotieteen rajaa ja edellyttävät yliopistojen kattavaa yhteistyötä polymeerisynteesin, kalvon karakterisoinnin sekä mallinnuksen ja simuloinnin aloilla. Tutkimusta tukivat vesi- ja energiajärjestelmien materiaalikeskus, UT Austinin energiarajojen tutkimuskeskus, jota rahoitti Yhdysvaltain energiaministeriö.