Інноваційна мембранна технологія пропонує ефективне вилучення літію з джерел води

Прорив у матеріалознавстві призвів до розробки нової мембрани, призначеної для селективного вилучення літію з води, що потенційно може розкрити величезні невикористані запаси цього критично важливого енергетичного металу.

Хоча традиційне постачання літію значною мірою залежить від видобутку твердих порід та випаровування із солоних озер, більша частина літію планети фактично розчиняється в морській воді та підземних розсолах. Однак, виділення літію з цих джерел історично було як дорогим, так і неефективним через наявність конкуруючих іонів.

Новорозроблена мембрана працює шляхом розділення іонів у воді на основі їх розміру та електричного заряду. Вона була розроблена для фільтрації небажаних катіонів — позитивно заряджених іонів — водночас дозволяючи ефективніше виділяти літій.

Сама мембрана складається з вермикуліту, природно поширеного та відносно недорогого глинистого мінералу. За допомогою спеціальної техніки матеріал розшаровується на надтонкі листи, кожен з яких має товщину лише мільярдну частину метра, а потім знову збирається в шарувату фільтрувальну структуру.

Для підтримки структурної цілісності у водних середовищах між шарами вставляються мікроскопічні колонки оксиду алюмінію. Вони діють як стабілізуючі опори та допомагають контролювати властивості поверхневого заряду мембрани.

Ключовим нововведенням у конструкції є зміна поверхневого заряду мембрани для покращення селективності літію. Введення іонів натрію змінює профіль заряду мембрани, щоб краще притягувати іони літію, водночас відштовхуючи іони аналогічного розміру, але менш бажані, такі як магній. Додаткові іони натрію використовуються для подальшого звуження розміру пор, забезпечуючи проходження менших іонів, таких як натрій та калій, тоді як більші іони літію затримуються.

Цей підхід з подвійним механізмом — розрізнення як за іонним радіусом, так і за електричним зарядом — дозволяє значно покращити вилучення літію з розбавлених джерел, таких як морська вода та розсоли.

Такі досягнення в селективному розділенні іонів можуть запропонувати шлях до більш диверсифікованих та доступних для внутрішнього ринку поставок літію. Вони також мають потенціал зменшити залежність від географічно концентрованих гірничих робіт та відкрити шлях до нових форм постачання літію в місцях, які раніше вважалися неекономічними.