Dobijanje litijuma iz slanih rastovora, poput onog u litijumskom trouglu Južne Amerike, na tromeđi Argentine, Bolivije i Čilea, ume da bude „potraga za iglom u plastu sena".
Tako Sibani Lisa Bisval, profesorka hemijskog i biomolekularnog inženjerstva na Univerzitetu Rajs u američkom gradu Hjustonu, za BBC na srpskom opisuje dosadašnji proces prerade metala dragocenog za tranziciju čovečanstva ka obnovljivim izvorima energije.
„Koncentracija litijuma u tim rastvorima je veoma niska, uglavnom manja od 0,01 odsto, što je daleko manje od drugih jona magnezijuma, kalijuma, kalcijuma ili natrijuma u tim rastvorima", objašnjava.
Zbog toga je sa timom istraživača 2021. počela da radi na pronalasku inovativnog elektrohemijskog reaktora.
Rezultati studije objavljene u novembru u magazinu američke Nacionalne akademije nauka mogli bi da budu „prekretnica" u rudarenju litijuma, smatra Bisval.
Reaktor je uređaj ili postrojenje u kojem se dešava elektrohemijska reakcija, u ovom slučaju razlaganje metala pod uticajem struje.
Za razliku od uobičajenih reaktora sa dve komore, naučnici iz Hjustona osmislili su sistem sa tri komore i keramičkom membranom, koja gotovo isključivo propušta jone litijuma, dok zadržava druge.
„Takav sistem nam omogućava da zadržavamo i odvajamo litijum od ostalih jona.
„Ali i da sprečimo dolazak litijuma u kontakt sa reakcijama drugih jona, što je često štetno za krajnji proizvod", kaže američka naučnica koja je predvodila grupu istraživača.
Iako je litijum jedan od najvažnijih metala u svetskim težnjama da se pređe na zeleniju privredu - zbog primene u proizvodnji baterija i automobilskoj industriji, njegova eksploatacija, paradoksalno, može da bude štetna po životnu sredinu.
To je razlog zbog kojeg su organizovane desetine protesta širom Srbije tokom prethodnih godina, a demonstracija je bilo i u Bosni i Hercegovini, Portugalu i zemljama Južne Amerike.
Sve što treba da znate o litijumu - pogledajte video sa našeg Jutjub kanala
Drugi tim naučnika na Univerzitetu Rajs mesecima radi na pronalasku „brže i zelenije" metode za recikliranje litijum-jonskih baterija, koje se, između ostalog, koriste za pogon električnih automobila ili rad pametnih telefona.
Umesto kiselina, koje mogu da nanesu štetu životnoj sredini, koriste organske rastvore.
Umesto dosad uobičajenog zagrevanja rastvora na visokim temperaturama, naučnici upotrebljavaju princip mikrotalasne pećnice, kaže Sohini Batačarja, članica tima, za BBC na srpskom.
„Ubrzo smo shvatili da je i sposobnost izdvajanja litijuma izrazito dobra - za samo 30 sekundi možemo da izvučemo oko 50 odsto litijuma iz odbačenih baterija, za 15 minuta taj procenat ide do 87 odsto, a za pola sata do 100 odsto", objašnjava istraživačica na postdoktorskim studijama na Univerzitetu Rajs.
To je značajan napredak u odnosu na dosadašnje metode, kojima se reciklažom sačuva manje od pet odsto litijuma, ponajviše zbog kontaminacije tog metala tokom procesa, navodi se na sajtu Univerziteta Rajs.
U dosadašnjoj praksi izdvajanja litijuma iz slanih rastvora koristili su se elektrohemijski reaktori sa dve komore, koji se nisu pokazali dovoljno efikasnim.
Naučnike na hjustonskom univerzitetu to je podstaklo na razmišljanje.
„U njima su se događale propratne reakcije, poput reakcija hlorida, koje mogu da proizvedu vrlo štetne gasove i naškode krajnjem proizvodu, u ovom slučaju litijumu.
„Uz to, selektivnost, odnosno efikasnost u izdvajanju litijuma, dosad je bila prilično niska", objašnjava Haotan Vang, jedan od istraživača, za BBC na srpskom.
Došli su na ideju da dodaju još jednu komoru u taj uređaj, kako bi te hemijske reakcije fizički odvojili od jedinjenja litijuma koje žele da dobiju.
„Rastvor se propušta kroz srednju komoru, dok se u druge dve odvija elektroliza (razlaganje pod uticajem električne struje).
„U tom slučaju nema nusprodukta i reakcije hlorida ne dolaze u kontakt sa litijumom", dodaje Vang.
Pred timom od desetak istraživača Univerziteta Rajs bio je novi zadatak - trebalo je da osmisle način da u srednju komoru izoluju samo litijum.
Rešenje su pronašli u keramičkoj membrani, koja omogućava propuštanje litijuma i zadržavanje drugih jona sa velikom efikasnošću, objašnjava Sibani Lisa Bisval.
„Najuzbudljiviji trenutak istraživanja bio je kada je jedan od naših istraživača testirao keramičku membranu, jer do tog trenutka nismo bili sigurni kako ćemo uspeti da postignemo visoku selektivnost.
„Kada smo taj izazov prevazišli, shvatili smo da će metod funkcionisati", objašnjava naučnica.
Iskorišćene litijum-jonske baterije i njihovo recikliranje još zadaju glavobolje naučnicima, koji tragaju za dovoljno efikasnim, isplativim i ekološki prihvatljivim načinom da se taj proces sprovede.
O tome je za BBC ranije govorio Endrju Abot, profesor fizičke hemije na Univerzitetu u Lesteru.
Kako bi se izbegla upotreba agresivnih kiselina, naučnici iz Hjustona odlučili su da koriste takozvani duboki eutektički rastvor (DES), sa niskim tačkama topljenja, koji je „potpuno organski", kaže Sohini Batačarja.
„Kada smo počeli istraživanje, shvatili smo da se u takvim rastvorima metali razlažu mnogo sporije nego u kiselinama i bilo je potrebno mnogo rada kako bismo došli do napretka u efikasnosti", objašnjava Batačarja.
Onda su se dosetili da bi na isti način na koji brzo zagreju hranu mogli da podignu temperturu rastvora.
Rešenje je bila mikrotalasna pećnica.
„Zapitali smo se šta bi se desilo ako bismo rastvor stavili u mikrotalasnu, ali u tom trenutku nismo bili svesni da će se poboljšati selektivnost za litijum, već smo samo želeli da ubrzamo proces", kaže Batačarja.
Smanjenjem trajanja procesa mogao bi donekle da se reši problema uskog grla u proizvodnji litijum-jonskih baterija.
„Kada se baterije recikliraju kiselinama, proces traje tri sata i na kraju dobijete pomešane litijum, kobalt, nikl i druge metale.
„Ako koristimo duboki eutektički rastvarač, za tri do šest sati ćemo dobiti proizvod sa oko 80 odsto litijuma, ali preostalih 20 odsto će biti kobalt i nikl", objašnjava Salma Alhašim, studentkinja doktorskih studija na Univerzitetu Rajs.
„Kada na to primenimo i metod mikrotalasne, za pet minuta dobijamo 85 odsto litijuma, a manje od pet odsto nikla i kobalta", dodaje.
Salma Alhašim smatra da bi inovativni metod reciklaže baterija mogao da smanji negativne uticaje na životnu sredinu na više nivoa.
„Kada koristite zelene rastvore ne činite štetu kao što je to slučaj sa oštrim kiselinama koje se sada koriste.
„Smanjuje se i upotreba energije se smanjuje koja se dosad koristila za zagrevanje rastvarača do visokih temperatura tokom recikliranja.
„Sada sa malim utroškom energije za kraći rok postižemo to zagrevanje, što je sjajno po životnu sredinu", objašnjava studentkinja doktorskih studija na Univerzitetu Rajs.
Pored ekoloških, inovativna metoda reciklaže mogla bi da donese i ekonomske koristi kompanijama i državama, dodaje Alhašim.
„Ovakvim recikliranjem litijum-jonskih baterija mogli bismo posledično i da smanjimo troškove rudarenja litijuma, jer bismo litijum dobijali na ovaj brži, efikasniji i održiviji načim.
„Recikliranjem bi se na kraju smanjila i krajnja cena litijumske baterije", naglašava istraživačica.
Globalna proizvodnja litijuma se gotovo udesetostručila između 2010. i 2024. godine, kada je dostigla 240.000 tona, podaci su nemačke statističke agencije Statista.
„Mnoge zemlje nemaju nalazišta litijuma, kobalta i nikla, koji se koriste za proizvodnju baterija, već su smeštena u specifičnim oblastima planete, zbog čega imamo česte probleme u lancu snabdevanja", kaže Sohini Batačarja.
Ali, posle niza godina upotrebe električnih vozila i druge tehnologije, mnoge države imaju velike zalihe odbačenih baterija, dodaje.
„Ako budemo u stanju da ih brzo i efikasno recikliramo, i da to ne bude štetno po životnu sredinu, to će biti i ekonomski značajno", smatra Batačarja.
Laboratorijsko istraživanje koje je dokazalo funkcionalnost njihovog metoda završeno je i rezultati su objavljeni u naučnom časopisu Advanced Functional Materials prošle godine.
Već postoji interesovanje „iz različitih grana industrije" da se inovativni način reciklaže izvede iz laboratorije i primeni u fabričkim postrojenjima, kaže Batačarja.
„Ako neko bude odlučio da ga primeni, biće potrebno da sprovedemo dodatno, drugačije istraživanje i videćemo šta će se dešavati", dodaje.
Interesovanje u privredi postoji i za drugi izum naučnika Univerziteta Rajs.
„Kontaktirale su nas kompanije iz energetskog sektora i različiti startapi, koji su spremni da provere spremnost naše tehnologije za upotrebu u komercijalne svrhe", kaže Sibani Lisa Bisval.
Dok očekuju povratne informacije iz industrije, očekuju da će „još najmanje dve ili tri godine" nastaviti da razvijaju tehnologiju, dodaje Haotian Vang.
„Pred nama je ug put, ali verujem u naš metod i radujem se mogućoj upotrebi u industriji", zaključuje Vang.
BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.
Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu, Jutjubu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na bbcnasrpskom@bbc.co.uk
Komentari 0
Nema komentara na izabrani dokument. Budite prvi koji će postaviti komentar.
Komentari čitalaca na objavljene vesti nisu stavovi redakcije portala 021 i predstavljaju privatno mišljenje anonimnog autora.
Redakcija 021 zadržava pravo izbora i modifikacije pristiglih komentara i nema nikakvu obavezu obrazlaganja svojih odluka.
Ukoliko je vaše mišljenje napisano bez gramatičkih i pravopisnih grešaka imaće veće šanse da bude objavljeno. Komentare pisane velikim slovima u većini slučajeva ne objavljujemo.
Pisanje komentara je ograničeno na 1.500 karaktera.
Napiši komentar