استخراج الليثيوم بتقنية قد تغير معادلة السيارات الكهربائية

طوّر باحثون تقنيةً جديدةً وفاعلة تساعد في استخراج الليثيوم ضمن إطار المساعي المتواصلة لسدّ الطلب العالمي المتزايد على المعدن الإستراتيجي في تصنيع التقنيات النظيفة، في مقدّمتها بطاريات السيارات الكهربائية.

ووفق دراسة حديثة طالعت نتائجها منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن)، تعتمد طريقة استخلاص الليثيوم الجديدة على تقنية الأغشية التي يمكن نشرها في محاليل بحيرات الملح؛ إذ تعمل بصفتها أدوات فصل عالية الكفاءة باستعمال التحليل الكهربائي.

وما تزال 75% من مصادر المياه المالحة الغنية بالليثيوم في العالم غير مستغَلة حتى الآن؛ بسبب القيود الفنية.

وفي ضوء تنامي التوقعات بقلّة المعروض العالمي لليثيوم عن الطلب في وقت مبكر من العام الجاري (2025)، يعتقد الباحثون أن لديهم حلًا يغيّر قواعد اللعبة.

استخراج الليثيوم

تعتمد تقنيات الطاقة النظيفة -مثل السيارات الكهربائية ومصادر الطاقة المتجددة- على الليثيوم، لكن طرق استخراج الليثيوم الحالية مدمرة للبيئة؛ إذ إنها تشوّه المناظر الطبيعية، وتستهلك كمياتٍ كبيرةً من المياه وتطلق مواد كيميائية ضارة.

وطرحت الدراسة -التي أجرتها جامعة برمنغهام البريطانية وشارك فيها باحثون من المملكة المتحدة وفرنسا والصين- طريقة استخراج ليثيوم جديدة صديقة للبيئة؛ ما يقدّم حلًا محتملًا لتزايد الحاجة إلى معادن البطاريات.

ويتيح الغشاء الجديد استخراج الليثيوم المباشر من محلول ملحي في بحيرات الملح باستعمال التحليل الكهربائي، وفق معلومات اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

وقال المؤلف المشارك للدراسة من جامعة برمنغهام ميلاني بريتون: "هناك طلب متنامٍ على عمليات أكثر استدامة لمواجهة التحديات العالمية الخاصة بتوافر المعادن وإمدادات المياه النظيفة؛ ما يؤدي في نهاية المطاف إلى اقتصاد دائري".

وأضاف بريتون: "نعتقد أن نتائجنا من الممكن أن تؤدي إلى عملية أكثر كفاءة واستدامة في استخراج الليثيوم؛ ما يُعدّ حاسمًا للبطاريات المستعمَلة في تشغيل الأجهزة اليومية، مثل الهواتف الذكية وأجهزة الحواسيب المحمولة والسيارات الكهربائية".

استخراج الليثيوم باستعمال تقنية الغشاء

يغذّي التحول العالمي بعيدًا عن مصادر الوقود الأحفوري زيادةً سريعةً في معدلات انتشار السيارات الكهربائية؛ ما يستلزم بدوره توافر إمدادات ليثيوم بكمياتٍ أكبر.

وتختلف طرق استخراج الليثيوم باختلاف مصدره؛ إذ تتطلب أنواع الخامات الصخرية التعدين والسحق، بينما تُعالَج المحاليل الملحية بتقنية التبخير.

ومع ذلك، فإن طرق استخراج الليثيوم الحالية تقترن بآثار بيئية عديدة؛ فعلى سبيل المثال: يتطلب استخراج طن واحد فقط من الليثيوم مليوني لتر من الماء، وهي عملية تُطلق كميات هائلة من غاز ثاني أكسيد الكربون.

إلى جانب ذلك، فإن استعمال المواد الكيميائية القاسية يتسبب بتلوث الماء والتربة في أثناء استخراج الليثيوم.

وطورت الدراسة التي أعدّها فريق الباحثين في جامعة برمنغهام حلًا مستدامًا وواعدًا يتمثل في تقنية غشائية مبتكرة تتيح استخلاص أيونات الليثيوم بشكلٍ انتقائيّ، تاركةً وراءها معادن أخرى غير مرغوب فيها؛ وتُعرف تلك العملية باسم التحليل الكهربائي، وهي أنظف وأكثر كفاءةً بكثير.

آلية الفصل الانتقائي

تُصمَّم تلك الأغشية على نحوٍ يمكن نشرها في محاليل بحيرات الملح؛ إذ تعمل بصفتها أداة فصل عالي الكفاءة، وفق معلومات اطّلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.

وتسهّل عملية التحليل الكهربائي المدعومة بتيار كهربائي عملية استخراج أيونات الليثيوم بطريقة مباشرة، وتستطيع الأغشية، عبر تصميمها الفريد، التمييز بدقّة بين أيونات الليثيوم وغيرها من الأيونات الأخرى الموجودة في محلول الملح.

وتستعمل تلك المرشحات الجديدة اختلافات الشحنة لفصل الأيونات، والتمييز بين الأيونات ذات الشحنة المفردة (أحادية التكافؤ) والأيونات ذات الشحنة المزدوجة (ثنائية التكافؤ)؛ ما يتيح فصل أيونات الملح بفعالية.

وتعتمد الأغشية المبتكرة المستعمَلة في عملية استخراج الليثيوم تلك على شبكة من القنوات الصغيرة جدًا بهدف تحقيق إمكانات الفصل الانتقائية التي تتمتع بها.

وتلك القنوات التي تقلّ في سمكها عن جزء من مليار من المتر، مبطّنة بمجموعات كيميائية محددة مصممة للتفاعل مع الأيونات في أثناء عبورها القنوات لتحقيق الفصل المطلوب.

وتُنتِج الأغشية كربونات ليثيوم إل آي 2 سي أو 3 (Li2CO3) عالية النقاء، تسهم بدورها بتعزيز جودة البطارية؛ ما يُظهِر فاعلية وكفاءة هذه الأغشية، وفق معلومات طالعتها منصة الطاقة المتخصصة.

وقال المؤلف المشارك للدراسة من كلية إمبريال كوليدج لندن كيلي سونغ: "من الممكن أن تسهم نتائجنا البحثية بتقليص الآثار البيئية لأنشطة تعدين الليثيوم، وتطوير أنظمة تخزين طاقة أكثر فاعلية لمصادر الطاقة المتجددة".

وأضاف سونغ: "ربما يكون هناك -أيضًا- تطبيقات في مجالات أخرى من استعادة الموارد، ومن ذلك -على سبيل المثال- استرداد المعادن الحرجة من مياه الفضلات، وإعادة تدوير البلاستيك والبطاريات،" وفق ما صرّح به في بيان صحفي.

موضوعات متعلقة..

• تقنية مبتكرة لاستخراج الليثيوم من المياه المالحة
• تقنيات استخراج الليثيوم مباشرة تواجه 3 عقبات
• استخراج الليثيوم من البطاريات في 30 ثانية.. تقنية تبشر بوفرة إمدادات عالمية

اقرأ أيضًا..

• معدن نادر في المغرب يتهافت عليه العالم يشهد صفقة استحواذ
• أقدم بئر نفطية في سلطنة عمان.. قصة طريق طويل قاد إلى حفر "دوكة-1"
• أقدم توربينات رياح في أستراليا تعود إلى الخدمة قريبًا

المصدر:

1.تقنية مبتكرة لاستخراج الليثيوم بأقل قدر من التلوث البيئي من دراسة نشرها موقع إنترستينغ إنجنيرينغ