Niewłaściwy globalny popyt na lit, napędzany jego niezbędną rolą w branży baterii i innych zaawansowanych zastosowaniach energetycznych, pobudziło innowacyjne metody zbierania tego cennego metalu z zasobów solanki bardziej zrównoważonych i wydajnie. Na czele tych osiągnięć znajdują się litowe siły jonowe (LISS), które wykazały wyjątkowe możliwości w selektywnie odzyskującym lit ze złożonych środowisk wodnych zawierających różne jony współistniejące.
Przełomowe badanie prowadzone przez dr Zhijie Chena i profesora Bing-Jie Ni z University of New South Wales, przedstawia kompleksowy przegląd obecnych i przyszłych perspektyw technologii LIS. Ich ustalenia, niedawno opublikowane w czasopiśmie Sustainable Horizons, zagłębiają się w potencjał Lissa domieszkowanego heteroatomem do rewolucjonizowania procesów odzyskiwania litu, czyniąc je nie tylko bardziej wydajnymi, ale także przyjaznymi dla środowiska.
„Eskalujące zapotrzebowanie na lit w dziedzinach, od produktów elektronicznych po pojazdy elektryczne, wymaga przejścia w kierunku bardziej zrównoważonych i opłacalnych ekonomicznie metod odzyskiwania”, stwierdził dr Zhijie Chen. Podkreślił przewagę LISS nad konwencjonalnymi metodami ze względu na ich wysoką selektywność i zdolność do pobierania litu, kluczowe cechy, które znacznie zwiększają czystość i wydajność litu wyekstrahowanego z solanki.
W badaniu dokonuje przeglądu dwóch podstawowych kategorii tlenków LISS – Lithium manganu (LMO) i tlenków litu tytanu (LTO). Każdy typ zapewnia unikalne zalety i wyzwania dla odzyskiwania litu. LMO są chwalone za ich wysokie powinowactwo litu i doskonałą zdolność adsorpcji. Mają jednak problemy, takie jak rozwiązanie manganu, które mogą zmniejszyć ich skuteczność i stanowić ryzyko środowiskowe. Z drugiej strony LTO są znane ze stabilności strukturalnej, która zapobiega rozpuszczaniu tytanu, ale ich zastosowanie jest ograniczone przez agregację cząstek podczas syntezy.
Aby sprostać tym wyzwaniom, naukowcy zwrócili się do heteroatomu dopingu – innowacyjnego podejścia, które poprawia wydajność LISS. Integrując różne heteroatomy z strukturą LIS, mogą poprawić stabilność materiału, trwałość i wydajność odzyskiwania litu. „Doping heteroatom nie tylko pomaga stabilizacji struktury jonów, ale także zwiększa jego selektywność i możliwość recyklingu, które są kluczowe dla praktycznych zastosowań”, wyjaśnił profesor Bing-Jie Ni.
Zastosowanie zaawansowanej LISS w odzyskiwaniu litu jest szczególnie obiecujące w przypadku przetwarzania solinów z jezior solnych, które są obfite, ale niewykorzystane zasoby ze względu na obecność jonów zakłócających, takich jak magnez i wapń. Wyrafinowana LISS skutecznie przezwycięży te zakłócenia, torując drogę do ich zastosowania w różnych środowiskach, od solanków geotermalnych po ścieki przemysłowe.
Implikacje tych badań wykraczają poza tylko postęp techniczny. Poprawiając wydajność i zrównoważenie środowiska w zakresie odzyskiwania litu, te innowacje mogą znacznie zmniejszyć ekologiczny ślad wydobycia i przetwarzania litu, przyczyniając się do globalnych wysiłków w zwalczaniu zmian klimatu i wyczerpania zasobów.
Ponieważ świat bardziej opiera się na odnawialne źródła energii i zrównoważone praktyki, opracowanie i wdrażanie takich najnowocześniejszych technologii w odzyskiwaniu litu będzie kluczowe. Trwające badania dr Zhijie Chena, profesora Bing-Jie Ni i ich współpracowników nie tylko podkreślają potencjał litowych jonów w spełnianiu rosnących wymagań litu na świecie, ale także ustanawia punkt odniesienia przyszłych badań mających na celu dalsze udoskonalenie tych technologii.
Referencje dziennika
Qian Chen, Zhijie Chen, Hongqiang Li, Bing-Jie ni, Advanced Lit-Ion-Sieves dla zrównoważonego odzyskiwania litu z solinów, zrównoważone horyzonty, 2024. DOI: https://doi.org/10.1016/j.horiz.2024.100093
O autorach
Dr Zhijie Chen Otrzymał jego doktorat. Stopień inżynierii środowiska na University of Technology Sydney w Australii w 2022 r. Pracuje teraz jako badacz postdoc na University of New South Wales w Sydney. Jego badania koncentrują się głównie na rozwoju zielonej technologii w celu osiągnięcia zrównoważonego rozwoju środowiska i energii. Jest autorem ponad 100 recenzowanych artykułów w prestiżowych czasopismach (np. Listy nano-mikro, kataliza stosowana B, Susmat, Zielona Chemia, Nano Energy, odnawialna i zrównoważona energia, badanie wody) oraz 2 rozdziały w dziedzinie naturalnego wykorzystania zasobów, wyniki w zakresie zasobów naturalnych.
Prof. Bing-Jie Ni Otrzymał jego doktorat. Stopień inżynierii środowiska w czerwcu 2009 r. Obecnie jest profesorem na University of New South Wales w Sydney. Jest członkiem Royal Society of Chemistry i Clarivate Global bardzo cytowanego badacza. Pracował w dziedzinie technologii środowiskowych i oczyszczania ścieków, szczególnie w interfejsie między inżynierią procesów, biotechnologią mikrobiologiczną, naukami materiałowymi i modelowaniem matematycznym, koncentrując się na integracji tych dyscyplin w celu opracowania innowacyjnych i zrównoważonych rozwiązań technologicznych w celu uzyskania usunięcia zanieczyszczeń o wysokim poziomie z zasobów ścieków i zminimalizowanego węgla i maksymalnego odzyskiwania energii, w celu transformacji prasowych lub ścieków do problemu z prośbą o rozkładanie zasobów i trudu. Zaoszczędź duże ilości emisji gazów cieplarnianych.
