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I ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology hanno sviluppato quello che credono sia un sistema economicamente valido per estrarre il litio ad alta purezza dall’acqua di mare.
Gli sforzi precedenti per estrarre il litio dalla miscela che il metallo fa insieme a sodio, magnesio e potassio nell’acqua di mare hanno prodotto molto poco. Anche se il liquido contiene 5.000 volte più litio di quello che si può trovare sulla terraferma, è presente a concentrazioni estremamente basse di circa 0,2 parti per milione (ppm).
Per affrontare questo problema, il team guidato da Zhiping Lai ha provato un metodo che non era mai stato usato prima per estrarre gli ioni di litio. Hanno impiegato una cella elettrochimica contenente una membrana ceramica fatta di ossido di titanio lantanio litio (LLTO).
In un articolo pubblicato sulla rivista Energy & Environmental Science, i ricercatori spiegano che la struttura cristallina della membrana contiene dei fori abbastanza larghi da lasciar passare gli ioni di litio mentre blocca gli ioni metallici più grandi.
La cella stessa, d’altra parte, contiene tre compartimenti. L’acqua di mare scorre in una camera di alimentazione centrale, dove gli ioni di litio positivi passano attraverso la membrana LLTO in un vano laterale che contiene una soluzione tampone e un catodo di rame rivestito di platino e rutenio.
Allo stesso tempo, gli ioni negativi escono dalla camera di alimentazione attraverso una membrana standard a scambio anionico, passando in un terzo compartimento contenente una soluzione di cloruro di sodio e un anodo di platino-rutenio.
Lai e il suo gruppo hanno testato il sistema usando acqua di mare del Mar Rosso. Ad una tensione di 3,25V, la cella genera gas idrogeno al catodo e gas cloro all’anodo. Questo guida il trasporto del litio attraverso la membrana LLTO, dove si accumula nella camera laterale.
Quest’acqua arricchita di litio diventa poi la materia prima per altri quattro cicli di lavorazione, raggiungendo alla fine una concentrazione di più di 9.000 ppm.
Per rendere il prodotto finale abbastanza puro da soddisfare i requisiti dei produttori di batterie, gli scienziati hanno poi regolato il pH della soluzione per fornire fosfato di litio solido che contiene solo tracce di altri ioni metallici.
Secondo i ricercatori, la cella avrà probabilmente bisogno di 5 dollari di elettricità per estrarre 1 chilogrammo di litio dall’acqua di mare.
Ciò significa che il valore dell’idrogeno e del cloro prodotti dalla cella finirebbe per compensare il costo dell’energia, e l’acqua di mare residua potrebbe anche essere utilizzata in impianti di desalinizzazione per fornire acqua dolce.
