Без кислот и CO₂: американские ученые нашли дешевый способ добывать литий из скальных пород, не разрушая планету
Несмотря на весь свой вклад в технологии чистой энергии, литий является сложным и не очень экологичным ресурсом для добычи. Из-за этого ученые ищут более устойчивые способы удовлетворение растущего спроса на литий, включая новое предложение по более безопасной и менее затратной стратегии разработки твердых пород, содержащих этот ценный элемент.
Новый процесс, подробно описанный в новом исследовании, опубликованном в журнале Science, химически разделяет минерал под названием сподумен на литий, алюминий и кремний, которые затем отделяются и очищаются для их соответствующего промышленного использования.
«В случае внедрения в больших масштабах, это был бы самый дешевый способ получения лития из любого природного ресурса», — рассказал Gizmodo Йет-Мин Чианг (Yet-Ming Chiang), соавтор исследования и профессор материаловедения и инженерии имени Kyocera в Массачусетском технологическом институте (MIT).
В отличие от традиционных методов, эта последняя альтернатива является низкотемпературным подходом без использование кислот, который извлекает самые ценные продукты из основных минеральных компонентов сподумена.
История лития
По данным Климатического портала MIT, литий добывают либо путем испарения соляных растворов, или путем добычи из твердых пород. В первом случае соленая рапа выкачивается из подземных месторождений и остается в бассейнах для испарения, оставляя после себя литий и другие элементы.
«Добыча из твердых пород «выглядит более традиционно» и использует тяжелую технику для добычи и измельчения сподумена. Оба вида добычи потребляют много воды и имеют достаточно большой углеродный след», — говорят в МИТ.
Глобальная литиевая индустрия также сталкивается со значительными рисками для снабжения и геополитическими рисками, отмечается в отчете Международного энергетического агентства (МЭА). В отчете способность литиевой промышленности «реагировать» на сбои в поставках» оценивается на мизерные 3%, тогда как 57% переработки лития к 2030 году будет зависеть от Китая.
Поиск альтернативы
Новый процесс использует фторид аммония, чтобы «безопасно растворить силикатную матрицу в твердой породе, тем самым высвобождая литий, а также алюминий», — объяснил Чианг изданию Gizmodo. Это устраняет потребность в «выжигании» сподумена перед кислотным выщелачиванием — шаге, который генерирует выбросы углекислого газа.
«Команда протестировала свой метод на 17 различных источниках сподуменовых концентратов, успешно изъяв более 95% лития, содержащегося в минерале», — пишет Gizmodo.
Этот процесс также является подходом «замкнутого цикла», при котором химический реагент перерабатывается и используется повторно, в отличие от традиционных методов, которые образуют различные отходы на каждом этапе.
«Хитрость заключалась в том, чтобы перевернуть известные процессы в гидрометаллургии — получении металлов из руд — где силикат обычно является наиболее устойчивым к растворению и остается последним компонентом», — сказал Чианг. — «Здесь мы переворачиваем это с ног на голову и извлекаем силикат первым. Это заставляет меня задуматься, какие еще минералы мы могли бы перерабатывать таким образом».
Это может принести важные сдвиги в литиевую индустрию, написали в сопутствующей статье Perspective Гангсан Ли (Gangsan Lee) и Картиш Мантирам (Karthish Manthiram), химики-технологи из Калифорнийского технологического института (Caltech), которые не принимали участия в работе.
От концепции к реальности
Например, процесс замкнутого цикла устраняет потребность в крупномасштабных очистных сооружениях для отходов, которые увеличивают затраты на инфраструктуру. Поскольку процесс является низкотемпературным, его проще «интегрировать с возобновляемыми источниками энергии», что является важным, поскольку «основные шахты по добыче лития из твердых пород географически совпадают с богатыми ресурсами солнца и ветра», добавили они.
«Эти преимущества существенно снижают барьеры для добычи лития, решая как стремительно растущий спрос на литий, так и проблему углеродного следа, который подрывает устойчивость энергетического перехода, для обеспечения которого литий и предназначен», — добавили инженеры Caltech.
Тем не менее, Чианг отметил Gizmodo, что процесс все еще нужно протестировать в промышленных масштабах. Исследовательская группа основала дочернюю компанию Rock Zero, чтобы сосредоточиться на запуске пилотных демонстраций нового метода.
«Горная промышленность важна для технологий и, следовательно, для общества, однако большая часть общественности воспринимает ее негативно как разрушительную, загрязняющую индустрию, и в некоторых случаях не без причины», — подытожил Чианг. — «Мы надеемся помочь изменить это восприятие, показав, что существуют более чистые и более устойчивые способы делать это».
Если этот метод удастся масштабировать, он мог бы легко решить самые большие проблемы добычи лития, а также надвигающийся кризис поставок этого ценного элемента.
Технологический прогресс ценой уничтожения экосистем. Как человечество расплачивается за добычу редкоземельных металлов
Источник: Gizmodo
