MILANO – Un metodo naturale per garantire la fornitura di litio in maniera semplice ed economica. I ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), in Arabia Saudita, hanno scoperto come estrarre il litio, un elemento essenziale per le batterie dei veicoli elettrici, dall'acqua di mare. Il loro studio* è stato da poco pubblicato sulla rivista Energy & Environmental Science.
L’esperimento
Gli oceani contengono circa 5.000 volte più litio della terraferma, ma a concentrazioni estremamente basse: si parla infatti di circa 0,2 parti per milione (ppm). Allora come è possibile catturarlo? Il team KAUST ha raccolto la sfida adottando un metodo mai usato prima: una cella elettrochimica contenente una membrana ceramica in ossido di litio, lantanio e titanio (LLTO). La sua struttura cristallina possiede pori abbastanza larghi da consentire il passaggio degli ioni di litio, bloccando allo stesso tempo gli ioni più grandi di sodio, magnesio e potassio, presenti nell’acqua a concentrazioni molto più elevate.
Come estrarre litio dall’acqua di mare
Il gruppo ha testato l’impianto usando l’acqua del Mar Rosso. Ma come funziona tale sistema? L’unità contiene tre scomparti: l’acqua di mare scorre in una camera di alimentazione centrale, dove gli ioni di litio positivi passano attraverso la membrana LLTO in un compartimento laterale che contiene una soluzione tampone e un catodo di rame rivestito di platino e rutenio. Nel frattempo, gli ioni negativi escono dalla camera di alimentazione e, attraverso una membrana a scambio anionico, passano in un terzo compartimento contenente una soluzione di cloruro di sodio e un anodo di platino-rutenio.
Il risultato finale
Ad una tensione di 3,25V, la cella genera gas idrogeno al catodo e gas cloro all'anodo, favorendo il trasporto del litio attraverso la membrana LLTO, dove si accumula nella camera laterale. Quest'acqua arricchita di litio diventa quindi la materia prima per altri quattro cicli di lavorazione, raggiungendo infine una concentrazione di oltre 9.000 ppm. La regolazione del pH di questa soluzione fornisce fosfato di litio solido che contiene semplici tracce di altri ioni metallici, abbastanza puri da soddisfare i requisiti dei produttori di batterie.
Una soluzione efficace ed economica
I ricercatori stimano che la cella avrebbe bisogno di soli 5 dollari di elettricità per estrarre 1 chilogrammo di litio dall'acqua di mare, con il valore dell'idrogeno e del cloro prodotti dalla cella che compenserebbe ampiamente il costo. Inoltre, l'acqua di mare residua potrebbe essere utilizzata negli impianti di desalinizzazione per fornire acqua dolce. “Continueremo a ottimizzare la struttura della membrana e il design delle celle per migliorare l'efficienza del processo.” Hanno affermato gli scienziati.
Di Salvatore Galeone
Bibliografa:
* Continuous Electrical Pumping Membrane Process for Seawater Lithium Mining; Royal Society of Chemistry, Mar 2021