Chiết xuất thành công lithium từ nước biển với quy trình rẻ mà hiệu quả, thu được tới 9.000 miligam/lít

Các nhà khoa học công tác tại Đại học Khoa học và Công nghệ Vua Abdullah vừa phát triển thành công thứ công nghệ chiết xuất lithium từ nước biển. Nhóm nghiên cứu tới từ A-rập Xê-út tin rằng phương pháp này sẽ là một cách khai thác lithium hiệu quả, giá rẻ và thân thiện hơn với môi trường.

Trong những thử nghiệm dạng này từng được thực hiện, việc chiết xuất nước biển không đem lại nhiều kết quả. Mặc dù nước biển chứa lượng lithium nhiều hơn 5 lần số lithium có trên đất liền, mật độ của thứ kim loại quý chỉ là 0.2 miligam/lít nước biển.

Để đối phó với trở ngại này, đội ngũ nghiên cứu do giáo sư Zhiping Lai cố gắng sử dụng phương pháp chưa từng có trong ngành công nghiệp tinh chế lithium: Họ sử dụng một cell năng lượng điện hóa với màng gốm được chế tạo từ lithium lanthanum titanium oxide (LLTO).

Đây sẽ là một cách khai thác lithium hiệu quả, giá rẻ và thân thiện hơn với môi trường.

Trong báo cáo nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Energy & Environmental Science, nhóm các nhà khoa học giải thích rằng họ thành công nhờ cấu trúc tinh thể của màng gốm, với những lỗ li ti chỉ đủ rộng để ion lithium trôi qua, giữ lại những ion kim loại có kích cỡ lớn hơn.

Cell năng lượng lại có ba thành phần cấu tạo chính. Nước biển sẽ chảy qua khoang giữa của thiết bị, tại đây các ion lithium mang điện tích dương sẽ chảy xuyên qua màng LLTO vào một khoang nữa. Khoang nhỏ này chứa dung dịch đệm và một điện cực bằng đồng được phủ platinum và ruthenium. Cùng lúc đó, các ion mang điện tích âm chạy qua một màng trao đổi, tới một khoang thứ ba chứa dung dịch natri clorua và một điện cực phủ platinum và ruthenium nữa.

Giáo sư Lai và các cộng sự tiến hành thí nghiệm với nước từ biển Đỏ. Với điện áp 3,25V, khí hydro và khí clo tích tụ quanh hai điện cực. Quá trình này khiến lithium chảy qua màng LLTO và tích tụ ở khoang bên. Nước chứa lithium tiếp tục được xử lý qua 4 lần lọc như vậy nữa, để rồi sản phẩm cuối có hàm lượng lithium trong nước lên tới 9.000 miligam/lít nước biển.

Lithium nổi trong dầu.

Để có thể sản xuất đủ lượng lithium dùng trong ngành công nghiệp chế tạo pin, các nhà khoa học chỉnh độ pH của tổ hợp chất để có được một khối lithium phốt phát rắn, chứa rất ít tạp chất kim loại khác.

Theo lời nhận định của các chuyên gia, mỗi cell năng lượng sẽ cần 5 USD tiền điện để chiết xuất được 1 kilogram lithium từ nước biển. Điều đó đồng nghĩa với việc giá trị của số phụ phẩm hydro và clo sẽ bù trừ hoàn toàn cho chi phí sản xuất, thậm chí nước biển sau xử lý có thể được đưa vào hệ thống khử muối để biến thành nước ngọt.

Một hệ thống như vậy ở quy mô lớn sẽ giải quyết được nhiều rắc rối một lúc, giải được cả bài toán lithium cho ngành năng lượng lẫn bài toán nước sạch cho con người. Hiện các nhà khoa học đang tìm cách tăng quy mô hệ thống, chúng ta mong sẽ sớm được chiêm ngưỡng thành quả.

Cập nhật: 08/06/2021 Theo Pháp luật và bạn đọc