Νέα τεχνική του MIT εξάγει λίθιο χωρίς CO2 και οξέα

Σύνοψη

• Ομάδα ερευνητών από το MIT παρουσίασε μια καινοτόμο μέθοδο εξαγωγής λιθίου από σποδουμένιο σε χαμηλές θερμοκρασίες, παρακάμπτοντας την ενεργοβόρα φρύξη.
• Η νέα τεχνική χρησιμοποιεί φθοριούχο αμμώνιο για τη διάλυση της πυριτικής μήτρας του ορυκτού, απαλλάσσοντας τελείως από τη διαδικασία έκπλυσης με θειικό οξύ.
• Η μέθοδος λειτουργεί σε κλειστό βρόχο, ανακυκλώνοντας τα χημικά αντιδραστήρια και επιτυγχάνοντας ανάκτηση άνω του 95% λιθίου.
• Η εξέλιξη αυτή έρχεται σε συμφωνία με τις αυστηρές περιβαλλοντικές ρυθμίσεις της ΕΕ για βιώσιμη εφοδιαστική αλυσίδα στους τομείς ηλεκτρικών οχημάτων.

Η στροφή προς την ηλεκτροκίνηση και τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την επάρκεια των μπαταριών ιόντων λιθίου. Ωστόσο, η διαδικασία εξόρυξης αυτού του κρίσιμου στοιχείου συνοδεύεται από σημαντικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις.

Μια νέα έρευνα από επιστήμονες του MIT, η οποία δημοσιεύτηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Science, προσφέρει μια ριζική αναστροφή στη μεταλλουργία. Αυτή η διαδικασία υπόσχεται να βελτιώσει την ανάκτηση λιθίου από σκληρά πετρώματα, μειώνοντας εκπομπές CO2 και τοξικά απόβλητα.

Η νέα διαδικασία του MIT χρησιμοποιεί φθοριούχο αμμώνιο για την ασφαλή διάλυση της πυριτικής μήτρας του σποδουμένιου σε χαμηλές θερμοκρασίες, ελευθερώνοντας το λίθιο και το αλουμίνιο χωρίς φρύξη ή όξινες διαδικασίες. Το σύστημα ανακυκλώνει τα χημικά του και πετυχαίνει ποσοστό ανάκτησης άνω του 95%.

Προβληματική εξόρυξης: Μια ιστορική αναδρομή

Η εξόρυξη λιθίου μέχρι τώρα γινόταν κυρίως από δύο πηγές: τις αλυκές της Νότιας Αμερικής και τα σκληρά πετρώματα (σποδουμένιο) σε χώρες όπως η Αυστραλία και η Βόρεια Αμερική. Η μέθοδος εξάτμισης απαιτεί μεγάλες ποσότητες νερού και χρονοβόρες διαδικασίες, επηρεάζοντας τον τοπικό υδροφόρο ορίζοντα.

Αντίθετα, η παραδοσιακή εξαγωγή από σκληρά πετρώματα είναι ταχύτερη αλλά με υψηλό ενεργειακό κόστος. Για την εξαγωγή λιθίου, το σποδουμένιο πρέπει να θερμανθεί σε φούρνους άνω των 1.000°C, προκειμένου να αλλάξει η κρυσταλλική του δομή, ακολουθούμενη από έκπλυση με θειικό οξύ. Αυτή η διαδικασία απαιτεί τεράστιες ποσότητες ορυκτών καυσίμων, με την εκπομπή CO2 να είναι εξαιρετικά υψηλή, ενώ δημιουργεί και τοξικά απόβλητα.

Καινοτομία και χημική αντιστροφή

Η βασική καινοτομία της νέας μεθόδου του MIT έγκειται στην ανατροπή της συμβατικής υδρομεταλλουργίας. Όπως εξηγεί ο καθηγητής Chiang, τα πυριτικά άλατα είναι συνήθως τα πιο ανθεκτικά στη διάλυση και απομονώνονται στο τέλος της διαδικασίας. Η νέα προσέγγιση αλλάζει αυτή τη ροή.

Η ομάδα επέλεξε να χρησιμοποιήσει φθοριούχο αμμωνίου, ένα χημικό διαλύτη που διαλύει την πυριτική μήτρα στην αρχική φάση της διαδικασίας. Αυτή η αντίδραση συμβαίνει σε χαμηλές θερμοκρασίες, απελευθερώνοντας λεπτά στοιχεία όπως το λίθιο και το αλουμίνιο, έτοιμα για καθαρισμό.

Η ομάδα του MIT πραγματοποίησε εκτενείς δοκιμές σε 17 διαφορετικές πηγές σποδουμένιου, επαληθεύοντας την υψηλή αποδοτικότητα της διαδικασίας με ανάκτηση άνω του 95% λιθίου.

Κλειστός βρόχος και βιομηχανική κλιμάκωση

Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι η αρχιτεκτονική κλειστού βρόχου, αποφεύγοντας την παραγωγή διαφορετικών τύπων αποβλήτων. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους, η χρήση φθοριούχου αμμωνίου επιτρέπει την πλήρη ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση του χημικού σε διαδοχικούς κύκλους εκχύλισης.

Η έλλειψη ανάγκης για πολύ ενεργοβόρες εγκαταστάσεις μειώνει το αρχικό κόστος επένδυσης και οι απαιτήσεις ενέργειας μπορούν να καλυφθούν από ανανεώσιμες πηγές, οδηγώντας σε εγκαταστάσεις μηδενικών εκπομπών.

Επιπτώσεις για την Ευρωπαϊκή Αλυσίδα Εφοδιασμού

Η νέα αυτή εξέλιξη έχει σημαντικές επιπτώσεις στην ευρωπαϊκή στρατηγική μπαταριών. Ο νέος κανονισμός της ΕΕ (Battery Regulation) εισάγει αυστηρούς περιορισμούς στο αποτύπωμα άνθρακα για μπαταρίες, που ισχύουν από το 2027. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες αναζητούν εναγωνίως προμηθευτές “πράσινου” λιθίου.

Με τη μέθοδο του MIT, η Ευρώπη έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει εργοστάσια διύλισης, μειώνοντας την εξάρτησή της από τρίτες χώρες και αποφεύγοντας τις περιβαλλοντικές αντιδράσεις από τις τοπικές κοινωνίες.