Acqua di mare, fonte quasi illimitata di litio per le batterie

Una nuova ricerca dell’Università di Stanford mostra un nuovo processo per estrarre il litio dall’acqua del mare

Batterie al litio
Credit: Coordenação-Geral de Observação da Terra/INPE; Attribution-ShareAlike 2.0 Generic (CC BY-SA 2.0)

Migliorato il processo di estrazione elettrochimica del litio

(Rinnovabili.it) – Con il mercato dei veicoli elettrici e dell’energia solare in forte espansione, le batterie al litio e le materie prime di cui hanno bisogno, sono sempre più richieste. Uno dei principali problemi in termini di approvvigionamento riguarda proprio il metallo da cui prendono nome, ossia il litio. Le scorte di questo minerale sono limitate e concentrate in una manciata di paesi, dove il metallo viene estratto da rocce ignee o da salamoie superficiali. E in molti casi il processo è insostenibile a livello ambientale.

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Ora i ricercatori dell’Università di Stanford potrebbero aver trovato un modo di estrarlo da un’altra fonte primaria, fino ad oggi non sfruttata: l’acqua di mare. Gli oceani contengono infatti circa 180 miliardi di tonnellate di litio diluito (circa 0,2 parti per milione). Tuttavia i vari tentativi per separarlo dall’acqua, basandosi sull’evaporazione, non si sono dimostrati economicamente fattibili a causa dei lunghi tempi del processo e di una serie di trattamenti post estrazione per rimuovere gli elementi indesiderati.

Un metodo alternativo è quello dell’estrazione elettrochimica tramite elettrodi in grado di catturare ioni litio. Si tratta degli stessi elementi delle batterie, costruiti da materiali stratificati che intrappolano e trattengono gli ioni litio. Il problema di questo processo è che cattura anche il sodio, 100.000 volte più abbondante nell’acqua di mare rispetto al primo e quindi in grado di “rubargli il posto”. 

Il gruppo di studio della Stanford, guidato da Yi Cui, ha quindi cercato un metodo per rendere più selettiva questa cattura. Innanzitutto hanno rivestito l’elettrodo con una sorta di barriera composta da uno strato di biossido di titanio: essendo gli ioni di litio più piccoli del sodio, questo blocco rende più semplice il filtraggio dei materiali. Quindi hanno realizzato un ciclo di tensione alternata: negativa, spenta, positiva, spenta, e via così.

Come spiega Cui, la variazione di tensione fa sì che sia gli ioni di litio che di sodio si muovano attraverso l’elettrodo nel momento dell’accensione, si fermino quando la tensione è spenta e infine inizino a tornare al punto di partenza quando la corrente viene invertita. Essendo il materiale più affine al litio, i suoi ioni sono i primi a raggiungerlo e così, ripetendo il ciclo, il metallo si concentra nell’elettrodo. Con 10 di questi cicli della durata di pochi minuti, il gruppo di ricerca è riuscito a ottenere un rapporto 1:1 tra litio e sodio

Il processo non è ancora sufficientemente economico da competere con l’estrazione mineraria ed è poco probabile che possa trovare, in un futuro a breve termine, impiego direttamente nell’acqua di mare. Tuttavia rappresenta un passo avanti per lo sfruttamento più sostenibile ed economico delle salamoie. Inoltre, spiegano gli scienziati, potrebbe rivelarsi utile anche per recuperare il metallo dalle batterie esauste.

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