Представлен экологичный метод добычи лития из переработанных батареек
Ученые из России, Сингапура и Китая разработали мембрану, способную эффективно извлекать литий из отработавших свое аккумуляторных батарей с показателями эффективности вплоть до 98%. Ранее отсутствовали экологически чистые методы селективного выделения этого металла, играющего ключевую роль в развитии зеленой энергетики. Новое решение позволит снизить негативное воздействие на окружающую среду. Оно уже применяется на одном из предприятий в Сингапуре, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Электрический транспорт становится все популярнее, при этом он еще не является абсолютно безвредным решением. Одна из ключевых проблем заключается в производстве и утилизации литий-ионных аккумуляторов, используемых не только в большинстве современных электромобилей, но и в солнечных и ветровых электростанциях, смартфонах, медицинской технике и прочей электронике. Процесс добычи сырья и переработки использованных аккумуляторов остается достаточно ресурсозатратным и оказывает заметное влияние на окружающую среду.
Сегодня литий для производства аккумуляторов преимущественно получают из подземных запасов соленой воды, что негативно сказывается на состоянии водных ресурсов планеты, вызывая их загрязнение и исчерпывание. Альтернативный путь решения проблемы — повторная переработка ранее используемых литий-ионных аккумуляторов. Для этого применяют электрохимические технологии, включающие процессы абсорбции и осаждения. Эти методы обладают недостатком — кроме лития, они захватывают магний, снижая эффективность переработки.
Уникальная мембрана, изготовленная из смеси миксена и целлюлозных волокон, способна избирательно поглощать ионы лития из многокомпонентных растворов с эффективностью не ниже 90%. Она применима как для обработки солевых растворов природных водоемов, так и для переработки отходов литий-ионных аккумуляторов. За счет изменения температуры целлюлозного компонента ученые научились регулировать структуру мембраны, обеспечивая направленное накопление именно ионов лития, исключая при этом захват нежелательных примесей, таких как ионы магния.
Выбор MXene (миксена) и целлюлозы обусловлен уникальными свойствами каждого из компонентов. Целюллоза обладает способностью изменять уровень гидратации, позволяя настраивать чувствительность мембраны к разным видам ионов. MXene представляет собой двухмерный материал, состоящий из слоев титана, азота и углерода, широко используемый материаловедами за свою способность проводить электричество.
«Чтобы изучить эффективность мембраны, мы посчитали сорбцию лития с помощью методов квантовой химии. Расчеты показали высокие результаты: технология позволила выделить из соленого раствора 90% ионов лития и 98% — из рассола, приготовленного из литий-ионных батареек. Предложенный метод превосходит многие мембранные методы выделения лития и по эффективности сопоставим с выделением лития из твердых минералов (например, сподумена) — однако наш процесс значительно энергоэффективнее», — заключает один из авторов исследования, доцент научно-образовательного центра инфохимии ИТМО Иван Москаленко.
Ранее физики нашли способ заглянуть внутрь атомов.
