Títol: Extracció de liti a partir de salmorres de baixa qualitat
Revista: Natura
DOI: 10.1038/s41586-024-08117-1
Com a material important en la indústria de les bateries, el liti té un paper clau en el suport de vehicles elèctrics i sistemes d'emmagatzematge d'energia renovable a causa de la seva densitat i estabilitat energètica superiors.
Tanmateix, els mètodes tradicionals d'extracció de liti es basen en minerals de roca dura i recursos de salmorra d'alta qualitat, que no només consumeixen molta energia i tenen grans emissions de carboni, sinó que també condueixen a l'esgotament de les aigües subterrànies i a danys ecològics.
Amb la creixent demanda de liti i la creixent escassetat de reserves, el desenvolupament d'una tecnologia eficient per extreure liti de salmorres de baix grau s'ha convertit en la clau per resoldre aquest problema.
Breu Introducció
Aquesta revisió resumeix sistemàticament les últimes tecnologies per extreure liti de salmorres de baix grau, incloses la precipitació, l'extracció de dissolvents, l'adsorció, la separació de membrana i la separació electroquímica, i proposa direccions de desenvolupament futures.
Aquestes tecnologies aborden els reptes de la baixa concentració de liti i l'alta relació magnesi-liti, milloren l'eficiència de recuperació de liti optimitzant el procés de separació i redueixen l'impacte ambiental, proporcionant un camí innovador per al desenvolupament sostenible dels recursos de liti.
Breu Introducció
Ample dels recursos
Els recursos de salmorra de baixa qualitat estan àmpliament distribuïts, que cobreixen aigua sedimentària, fluids geotèrmics, aigua produïda per jaciments petroliers i aigua de mar, proporcionant potencial per a la diversificació del subministrament de liti.
Tecnologies d'extracció diversificades
Des dels mètodes tradicionals de precipitació fins a la separació electroquímica avançada, diverses tecnologies han demostrat potencial d'aplicació en altes proporcions de magnesi a liti i solucions de liti de baixa concentració.
Respecte al medi ambient
El desenvolupament de la tecnologia ha permès reduir els residus de recursos hídrics i la contaminació per salinització durant l'extracció de liti, proporcionant la possibilitat d'extracció de liti verd.
Perspectives de futur
Es proposa optimitzar el procés d'extracció de liti mitjançant la cooperació entre dominis i la integració tecnològica, proporcionant orientació pràctica per al desenvolupament de recursos de salmorra de baix grau.
Anàlisi de gràfics
Figura 1: Resum dels resultats de distribució i extracció dels principals recursos de liti del món
La figura mostra la distribució de la concentració de liti i la relació magnesi-liti en diferents masses d'aigua, així com dades experimentals de diverses tecnologies d'extracció de liti. Els resultats mostren que els recursos de salmorra de baix grau són abundants, però es necessita una tecnologia d'optimització específica.
Figura 2: Anàlisi del mecanisme d'extracció de dissolvents i tecnologia d'adsorció
( a ) Principi del sistema d'extracció sinèrgica binari TBP-FeCl₃. ( b ) Estructura en capes i mecanisme d'extracció de liti de l'adsorbent Li/Al-LDH. (c) Mètodes per millorar l'estabilitat dels adsorbents durant el reciclatge, inclòs el recobriment superficial i el dopatge d'àtoms heterogenis.
Figura 3: Diagrama esquemàtic de la tecnologia de separació basada en membrana
( a ) L'efecte d'exclusió Donnan a la membrana de nanofiltració bloqueja els ions de magnesi. (b) Principi de separació de membrana d'electròlit sòlid de liti sota accionament elèctric. (c) Resultats experimentals de la millora de la concentració de liti en condicions d'aigua de mar, que mostren l'alta eficiència de la tecnologia.
Figura 4: Sistema electroquímic d'extracció de liti
(a) Diagrama esquemàtic dels sistemes d'una sola càmera i de doble càmera. (b) Comparació del potencial de treball i el potencial d'evolució d'hidrogen/oxigen de diferents materials d'elèctrode. (c) Estructura cristal·lina i capacitat d'extracció de liti dels materials d'elèctrodes LiFePO₄ i LiMn₂O₄
Figura 5: Resum dels principis bàsics de l'extracció de liti
Aquesta figura resumeix les forces impulsores de l'extracció de liti en forma de diagrama energètic, incloses les diferències d'energia de deshidratació, difusió i energia de gelosia, i assenyala que la selectivitat i l'eficiència de l'extracció de liti es poden millorar encara més optimitzant aquests factors en el futur. .
Perspectives
La revisió mostra que extreure liti de salmorra de baix grau no només pot alleujar l'escassetat de recursos de liti, sinó que també ofereix la possibilitat d'un model de producció de liti verd i baix en carboni. En el futur, cal continuar investigant en profunditat el disseny del material de separació, la utilització de l'energia i l'optimització del procés per aconseguir la comercialització i una aplicació més àmplia de la tecnologia.