Без кислот і CO₂: американські науковці виявили економічний метод видобутку літію зі скельних порід, не завдаючи шкоди планеті.

Великі шматки літієвої руди, або сподуменові концентрати. Фото: BJP7images / Shutterstock

Незважаючи на свій внесок у технології чистої енергії, літій є складним і не надто екологічним ресурсом для видобутку. Тому вчені шукають більш стійкі методи для задоволення зростаючого попиту на літій, включаючи нову пропозицію щодо безпечнішої та менш витратної стратегії видобутку твердих порід, що містять цей цінний елемент.

Новий процес, детально описаний у свіжому дослідженні, опублікованому в журналі Science, хімічно розділяє мінерал, відомий як сподумен, на літій, алюміній та кремній, які потім відокремлюються та очищуються для їх подальшого промислового використання.

“Якщо цей метод буде впроваджено в широких масштабах, це стане найдешевшим способом отримання літію з будь-якого природного ресурсу”, — зазначив Gizmodo Єт-Мін Чіанг (Yet-Ming Chiang), співавтор дослідження та професор матеріалознавства та інженерії імені Kyocera в Массачусетському технологічному інституті (MIT).

На відміну від традиційних методів, ця нова альтернатива є низькотемпературним підходом без використання кислот, що дозволяє вилучати найцінніші продукти з основних мінеральних компонентів сподумену.

Історія літію

Згідно з даними Кліматичного порталу MIT, літій видобувають або шляхом випаровування соляних розчинів, або шляхом видобутку з твердих порід. У першому випадку солона ропа викачується з підземних родовищ і залишається в басейнах для випаровування, залишаючи після себе літій та інші елементи.

“Видобуток із твердих порід виглядає більш традиційно і використовує важку техніку для видобутку та подрібнення сподумену. Обидва методи видобутку споживають багато води та мають значний вуглецевий слід”, — зазначають у МІТ.

Глобальна літієва індустрія також стикається з серйозними ризиками для постачання та геополітичними загрозами, як зазначено у звіті Міжнародного енергетичного агентства (МЕА). У звіті вказується, що здатність літієвої промисловості “реагувати на збої в постачанні” оцінюється на мізерні 3%, тоді як 57% переробки літію до 2030 року залежатиме від Китаю.

Пошук альтернативи

Новий процес використовує фторид амонію, щоб “безпечно розчинити силікатну матрицю у твердій породі, вивільняючи літій та алюміній”, — пояснив Чіанг виданню Gizmodo. Це усуває потребу у “випалюванні” сподумену перед кислотним вилуговуванням — етапі, що генерує викиди вуглекислого газу.

“Команда протестувала свій метод на 17 різних джерелах сподуменових концентратів, успішно вилучивши понад 95% літію, що містився в мінералі”, — повідомляє Gizmodo.

Цей процес також є підходом “замкнутого циклу”, при якому хімічний реагент переробляється та використовується повторно, на відміну від традиційних методів, які утворюють різні відходи на кожному етапі.

“Секрет полягав у тому, щоб перевернути відомі процеси в гідрометалургії — отриманні металів із руд — де силікат зазвичай є найбільш стійким до розчинення і залишається останнім компонентом”, — зазначив Чіанг. — “Тут ми перевертаємо це з ніг на голову і вилучаємо силікат першим. Це змушує мене замислитися, які ще мінерали ми могли б переробляти таким чином”.

Це може призвести до важливих змін у літієвій індустрії, зазначили в супутній статті Perspective Гангсан Лі (Gangsan Lee) та Картіш Мантірам (Karthish Manthiram), хіміки-технологи з Каліфорнійського технологічного інституту (Caltech), які не брали участі в дослідженні.

Від концепції до реальності

Наприклад, процес замкнутого циклу усуває потребу у великомасштабних очисних спорудах для відходів, які збільшують витрати на інфраструктуру. Оскільки процес є низькотемпературним, його легше “інтегрувати з відновлюваними джерелами енергії”, що є важливим, оскільки “основні шахти з видобутку літію з твердих порід географічно збігаються з багатими ресурсами сонця та вітру”, додали вони.

“Ці переваги суттєво знижують бар’єри для видобутку літію, вирішуючи як стрімко зростаючий попит на літій, так і проблему вуглецевого сліду, який підриває сталість енергетичного переходу, для забезпечення якого літій і призначений”, — додали інженери Caltech.

Однак, Чіанг зазначив Gizmodo, що процес все ще потребує тестування в промислових масштабах. Дослідницька група заснувала дочірню компанію Rock Zero, щоб зосередитися на запуску пілотних демонстрацій нового методу.

“Гірнича промисловість є важливою для технологій і, отже, для суспільства, проте більша частина громадськості сприймає її негативно як руйнівну, забруднюючу індустрію, і в деяких випадках не без причини”, — підсумував Чіанг. — “Ми сподіваємося допомогти змінити це сприйняття, показавши, що існують чистіші та більш стійкі способи робити це”.

Якщо цей метод вдасться масштабувати, він міг би легко вирішити найбільші проблеми видобутку літію, а також кризу постачання цього цінного елемента, яка насувається.

Технологічний прогрес ціною знищення екосистем. Як людство розплачується за видобуток рідкоземельних металів

Джерело: Gizmodo