Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah han desarrollado un sistema económicamente viable para extraer litio de gran pureza directamente de mares y océanos.
El litio es un elemento vital en el almacenamiento de energía actual basado en baterías, pero se espera que el aumento de la demanda al que nos enfrentamos agote las reservas de la Tierra para 2080.
¿La solución? Para algunos, está en el agua. Los océanos contienen unas 5.000 veces más litio que la tierra, pero en concentraciones extremadamente bajas, de unas 0,2 partes por millón (ppm). En otras palabras, la explotación marina siempre ha sido un proceso largo, complejo y costoso.
Una nueva investigación de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) podría cambiar las reglas del juego. De hecho, un grupo de científicos ha creado un nuevo sistema para extraer litio del agua de mar.
El equipo dirigido por Zhiping Lai ha probado un método nunca antes utilizado: una célula electroquímica que contiene una membrana cerámica de óxido de litio, lantano y titanio (LLTO). La estructura tiene poros lo suficientemente grandes como para permitir el paso de iones de litio. Mientras que bloquea los iones más grandes de sodio, magnesio y potasio, que están presentes en el agua en concentraciones mucho más altas.
Nunca antes se habían utilizado membranas de LLTO para extraer y concentrar iones de litio.
Zhen Li.
Extracción de litio del agua de mar.
En un artículo publicado en la revista Energy & Environmental Science, los científicos explican cómo funciona su sistema.
La unidad contiene tres compartimentos. El agua de mar fluye hacia una cámara de alimentación central; aquí, los iones de litio positivos pasan a través de la membrana LLTO a un compartimento lateral que contiene una solución tampón y un cátodo de cobre recubierto de platino y rutenio.
Mientras tanto, los iones negativos salen de la cámara de alimentación y, a través de una membrana de intercambio aniónico, pasan a un tercer compartimento que contiene una solución de cloruro sódico y un ánodo de platino-rutenio.
El grupo probó el sistema utilizando agua del Mar Rojo. A una tensión de 3,25V, la célula generó gas hidrógeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo. E indujo el paso del litio a través de la membrana LLTO, acumulándolo en la cámara lateral.
Obviamente, el resultado no es el elemento puro, sino una solución acuosa enriquecida con litio. Pero con otros cuatro ciclos de procesamiento se alcanza una concentración de más de 9.000 ppm.
Los investigadores calculan que la célula sólo necesitaría 5 dólares de electricidad para extraer 1 kilo de litio del agua de mar.
El valor del hidrógeno y el cloro producidos en el proceso compensaría con creces este coste, y el agua residual podría utilizarse en las plantas de desalinización.
Seguiremos optimizando la estructura de la membrana y el diseño de la célula para mejorar la eficiencia del proceso.
Zhen Li.
El equipo también espera colaborar con la industria del vidrio para producir la membrana LLTO a gran escala y a un coste asequible.
Vía kaust.edu.sa
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