Lithium dapat dipanen secara efisien dari air garam berkat membran inovatif yang dikembangkan di Imperial.
Permintaan lithium meningkat karena penggunaannya dalam baterai untuk perangkat seluler, mobil, dan penyimpanan energi bersih. Mengamankan akses ke endapan alami mineral sekarang menjadi masalah penting strategis, tetapi lithium dapat ditemukan di tempat lain di alam.
Sebagai alternatif untuk penambangan, para peneliti telah menciptakan teknologi yang dapat digunakan untuk mengekstraknya secara efisien dari sumber air asin seperti garam dan larutan garam atau larutan air garam.
Ekstraksi lithium konvensional dari air garam membutuhkan waktu berbulan -bulan dan menggunakan sejumlah besar air dan bahan kimia, menghasilkan emisi gas rumah kaca dalam proses tersebut. Alternatif yang dikembangkan oleh Dr Qilei Song dan timnya di Departemen Teknik Kimia menggunakan membran yang memisahkan lithium dari air garam dengan menyaringnya melalui pori -pori kecil.
Kekurangan yang biasa dengan pendekatan ini adalah bahwa pori -pori juga membiarkan magnesium dan kontaminan lainnya, tetapi tim telah mengembangkan kelas polimer khusus yang sangat selektif untuk lithium. Rincian metode ini, dan bagaimana hal itu dapat ditingkatkan untuk aplikasi praktis, baru saja diterbitkan dalam jurnal Air Alam*.
Polimer mikroporositas intrinsik
Selama lebih dari satu dekade, Dr Song telah mengerjakan generasi baru membran polimer sintetis, berdasarkan bahan yang dikenal sebagai polimer mikroporositas intrinsik (PIMS). Polimer ini ditembak dengan mikropori kecil berbentuk kaca yang menyediakan saluran yang dipesan di mana molekul dan ion kecil dapat bepergian.
Dalam studi baru ini, tim Dr Song menyempurnakan mikropori untuk menjadi sangat selektif untuk lithium. Digunakan dalam perangkat elektrodialisis, ion lithium ditarik secara efektif melalui mikropori membran oleh arus listrik, sementara ion magnesium yang lebih besar tertinggal. Diuji pada air garam danau garam yang disimulasikan, membran PIM ini sangat selektif untuk lithium, dan menghasilkan lithium karbonat tingkat baterai yang murni tinggi.
Namun, jika membran ini digunakan secara praktis, mereka harus diproduksi dalam jumlah besar. Untungnya, polimer larut dalam pelarut umum dan dapat diubah menjadi membran menggunakan teknik industri yang mapan.
“Rute sintesis polimer didasarkan pada monomer yang tersedia secara komersial dan modifikasi kimia sederhana, yang membuat meningkatkan membran relatif mudah,” kata Dingchang Yang, kandidat PhD dalam kelompok Dr Song yang memimpin pekerjaan eksperimental. Mereka juga dapat dimasukkan dengan mudah ke dalam modul membran komersial dan dikombinasikan dengan proses pemisahan lainnya, yang juga akan mempercepat penggunaannya.
Prospek komersial
Imperial telah mengajukan aplikasi paten untuk membran ini dan berbagai kegunaan yang berbeda, termasuk ekstraksi lithium. Dr Song sekarang bekerja dengan Imperial Enterprise dan Chemeng Enterprise, inisiatif transfer teknologi Departemen Teknik Kimia, untuk mengeksplorasi potensi komersialisasi teknologi.
“Kami sedang dalam proses membangun perusahaan teknologi iklim dan ingin membangun kemitraan dengan perusahaan untuk mengekstraksi lithium dalam skala besar menggunakan solusi air garam nyata,” katanya.
Kami ingin membangun kemitraan dengan perusahaan untuk mengekstrak lithium dalam skala besar menggunakan solusi air garam nyata. Departemen Teknik Kimia Dr Qilei
Mengisolasi lithium hanyalah awal dari potensi membran selektivitas tinggi ini. “Teknologi ini memiliki potensi luar biasa dalam berbagai bidang penting secara komersial, dari penyimpanan energi hingga pemurnian air hingga pemulihan bahan kritis dalam ekonomi melingkar,” kata Profesor Sandro Macchietto, direktur perusahaan di Departemen Teknik Kimia.
Salah satu baris investigasi akan menerapkan polimer pertukaran ion dan elektrodialisis selektif untuk ekstraksi tembaga dan ion logam lainnya dari perairan proses pertambangan. “Ini terhubung dengan baik dengan ekstraksi berkelanjutan dari bahan -bahan kritis, yang sedang dikejar oleh Pusat Rio Tinto untuk Bahan -Bahan Masa Depan di Imperial,” kata Dr Song.
In addition to Dr Song's team, the research on lithium extraction was carried out with support from Professor Magda Titirici and Professor Nilay Shah in the Department of Chemical Engineering, Professor Kim Jelfs ' group in the Department of Chemistry, and colleagues from the University of Birmingham, University College London, the University of Edinburgh, the Institut Laue Langevin in Grenoble, and the University of Science and Technology of China in Hefei.
* Membran polimer yang dapat diproses dengan solusi dengan pori-pori subnanometer hidrofilik untuk ekstraksi lithium berkelanjutan Dingchang Yang, Yijie Yang, Toby Wong, Sunshine Iguodala, Anqi Wang, Louie Lovell, Fabrizia Foglia, Peter FouQuet, Charling Mendore, Fabrizia Foglia, Peter FouQuet, Charlin Mobete, Charlon Buperpe, Britton, Daryl R Williams, Nilay Shah, Tongwen Xu, Neil B. McKeown, Maria-Magdalena Titirici, Kim E Jelfs, Qilei Song. Air Alam 2025. Https://doi.org/10.1038/s44221-025-00398-8
Gambar Utama: Gambar Getty
