Kann Lithium auch aus Abwasser gewonnen werden?

Wer Handy, Laptop oder Elektroauto nutzt, ist auf Lithium angewiesen. Die Nachfrage nach diesem Element ist groß. Obwohl Lithium weltweit ausreichend verfügbar ist, ist die Gewinnung und Gewinnung von Lithium immer noch ein herausfordernder und ineffizienter Prozess.

Ein interdisziplinäres Team aus Ingenieuren und Wissenschaftlern entwickelt eine Methode, um Lithium aus kontaminiertem Wasser zu extrahieren.

Neue Forschungsergebnisse, die diese Woche in den Verfahren der National Academy of Sciences veröffentlicht wurden, könnten den Prozess der Lithiumgewinnung aus Sole vereinfachen, wodurch möglicherweise ein größeres Angebot geschaffen und die Kosten für Batteriekomponenten zum Antrieb von Elektrofahrzeugen, Elektronik und einer Vielzahl anderer Geräte gesenkt werden.

Derzeit wird Lithium in Südamerika am häufigsten durch solare Verdampfung aus Salzwasser gewonnen, was ein teures Verfahren ist und mehrere Jahre dauern kann. Außerdem geht bei diesem Prozess eine große Menge Lithium verloren.

Die Forschungsteams der University of Texas in Austin und der University of California in Santa Barbara haben eine Membran entwickelt, die Lithium präzise von anderen Ionen wie Natrium trennen kann, wodurch die Effizienz beim Sammeln begehrter Elemente deutlich verbessert wird.

Benny Freeman, Professor am McKetta Department of Chemical Engineering an der University of Texas in Austin, sagte:"Die Ergebnisse dieser Studie sind von großer Bedeutung, um die wichtigsten Ressourcenbeschränkungen von Lithium zu lösen, und es ist möglich, Lithium zu extrahieren aus Wasser, das bei der Öl- und Gasförderung für Batterien entsteht, und Mitautor von Arbeiten.&Zitat;

Abwässer aus der Öl- und Gasförderung enthalten neben Sole auch Lithium, das jedoch heute noch nicht entwickelt wurde. Forscher sagten, dass das Wasser aus dem hydraulischen Aufbrechen des Eagle-Ford-Schiefers in Texas in nur einer Woche genug Lithium für 300 Elektrofahrzeugbatterien oder 1,7 Millionen Smartphones produzieren könnte. Dieses Beispiel zeigt, wie groß die Möglichkeiten dieser neuen Technologie sind, die Lithiumversorgung deutlich zu erhöhen und die Kosten der davon abhängigen Geräte zu senken.

Kernstück dieser Entdeckung ist die neue Polymermembran, die Forscher mit Kronenether herstellen, einem Liganden mit spezifischer chemischer Funktion, der einige Ionen binden kann. Kronenether wurden bisher noch nicht als Teil von Wasseraufbereitungsmembranen verwendet oder untersucht, können jedoch die Schlüsselkomponente der Lithiumextraktion, eines spezifischen Moleküls in Wasser, sein.

In den meisten Polymeren passiert Natrium die Membran schneller als Lithium. In diesen neuen Materialien bewegt sich Lithium jedoch schneller als Natrium, das ein häufiger Schadstoff in lithiumhaltiger Sole ist. Durch Computermodellierung fand das Team heraus, warum dies geschah. Natriumionen verbinden sich mit Kronenethern, um sie zu verlangsamen, während Lithiumionen ungebunden bleiben und es ihnen ermöglichen, das Polymer schneller zu passieren.

Diese Erkenntnisse stellen eine neue Grenze in der Membranwissenschaft dar und erfordern eine umfassende Zusammenarbeit zwischen Universitäten in den Bereichen Polymersynthese, Membrancharakterisierung sowie Modellierung und Simulation. Die Forschung wurde vom Zentrum für Wasser- und Energiesystemmaterialien unterstützt, dem UT Austin Energy Frontier Research Center, das vom US-Energieministerium finanziert wird.