Lithium juga boleh diekstrak dari kumbahan?

Sesiapa yang menggunakan telefon bimbit, komputer riba atau kereta elektrik mesti bergantung pada lithium. Ada permintaan yang besar untuk elemen ini. Walaupun lithium mempunyai bekalan yang mencukupi di seluruh dunia, mendapatkan dan mengekstrak lithium masih merupakan proses yang mencabar dan tidak cekap.

Satu pasukan jurutera dan saintis antara disiplin sedang membangunkan satu kaedah untuk mengeluarkan lithium daripada air tercemar.

Penyelidikan baru yang diterbitkan minggu ini dalam prosiding Akademi Sains Kebangsaan boleh memudahkan proses mengekstrak lithium dari terung, berpotensi mewujudkan bekalan yang lebih besar dan mengurangkan kos komponen bateri untuk kuasa kenderaan elektrik, elektronik dan pelbagai peranti lain.

Pada masa ini, lithium paling biasa diperolehi dari air garam di Amerika Selatan oleh penyejatan solar, yang merupakan proses yang mahal dan mungkin mengambil masa beberapa tahun. Di samping itu, sejumlah besar lithium akan hilang dalam proses ini.

Pasukan penyelidikan di University of Texas di Austin dan University of California di Santa Barbara telah mereka bentuk membran yang boleh memisahkan lithium dengan tepat dari ion lain seperti natrium, dengan ketara meningkatkan kecekapan mengumpul unsur-unsur yang diingini.

Benny Freeman, Profesor Jabatan Kejuruteraan Kimia mcketta di University of Texas di Austin, berkata: "penemuan kajian ini sangat penting untuk menyelesaikan kekangan sumber utama lithium, dan ia adalah mungkin untuk mengekstrak lithium dari air yang dihasilkan daripada pengeluaran minyak dan gas untuk bateri dan pengarang bersama kertas."

Selain terung, air sisa daripada pengeluaran minyak dan gas juga mengandungi lithium, tetapi ia tidak dibangunkan hari ini. Para penyelidik mengatakan bahawa air dari keretakan hidraulik helang Ford shale di Texas boleh menghasilkan lithium yang mencukupi untuk 300 bateri kenderaan elektrik atau 1.7 juta telefon pintar hanya dalam masa satu minggu. Contoh ini menunjukkan skala peluang untuk teknologi baru ini dalam meningkatkan bekalan lithium dengan ketara dan mengurangkan kos peralatan yang bergantung kepadanya.

Teras penemuan ini adalah membran polimer baru yang dibuat oleh penyelidik menggunakan ether mahkota, yang merupakan ligand dengan fungsi kimia tertentu dan boleh mengikat beberapa ion. Ether crown tidak digunakan atau dikaji sebagai sebahagian daripada membran rawatan air sebelum ini, tetapi mereka boleh menjadi komponen utama pengekstrakan lithium, molekul tertentu dalam air.

Dalam kebanyakan polimer, natrium melewati membran lebih cepat daripada lithium. Walau bagaimanapun, dalam bahan-bahan baru ini, lithium bergerak lebih cepat daripada natrium, yang merupakan pencemar biasa dalam lithium yang mengandungi terung. Melalui pemodelan komputer, pasukan mengetahui mengapa ini berlaku. Ion natrium menggabungkan dengan ether mahkota untuk memperlahankannya, manakala ion lithium kekal tidak bercabut, membolehkan mereka melalui polimer lebih cepat.

Penemuan ini mewakili sempadan baru dalam sains membran dan memerlukan kerjasama komprehensif antara universiti dalam bidang sintesis polimer, pencirian membran dan pemodelan dan simulasi. Penyelidikan ini disokong oleh pusat bahan sistem air dan tenaga, pusat penyelidikan sempadan tenaga UT Austin yang dibiayai oleh Jabatan Tenaga A.S.