리튬은 하수에서도 추출될 수 있습니까?

휴대폰, 노트북 또는 전기차를 사용하는 사람은 누구나 리튬에 의존해야 합니다. 이 요소에 대한 수요가 많습니다. 리튬은 전 세계적으로 충분히 공급되고 있지만 리튬을 얻고 추출하는 것은 여전히 ​​어렵고 비효율적인 과정입니다.

엔지니어와 과학자로 구성된 학제간 팀이 오염된 물에서 리튬을 추출하는 방법을 개발하고 있습니다.

이번 주 국립 과학 아카데미(National Academy of Sciences)의 절차에 발표된 새로운 연구는 염수에서 리튬을 추출하는 과정을 단순화하여 잠재적으로 더 많은 공급을 창출하고 전기 자동차, 전자 제품 및 기타 다양한 장치에 전력을 공급하는 배터리 구성 요소의 비용을 절감할 수 있습니다.

현재, 리튬은 남아메리카의 염수에서 가장 일반적으로 태양 증발에 의해 얻어지며, 이는 비용이 많이 들고 몇 년이 걸릴 수 있습니다. 또한 이 과정에서 많은 양의 리튬이 손실됩니다.

텍사스 대학(University of Texas at Austin)과 캘리포니아 대학(University of California at Santa Barbara)의 연구팀은 나트륨과 같은 다른 이온으로부터 리튬을 정확하게 분리할 수 있는 막을 설계하여 탐나는 원소를 수집하는 효율성을 크게 향상시켰습니다.

오스틴에 있는 텍사스대학교 화학공학과 메케타 교수인 베니 프리먼(Benny Freeman)은 “이 연구의 발견은 리튬의 주요 자원 제약을 해결하는 데 큰 의의가 있으며 리튬 추출이 가능하다”고 말했다. 배터리용 석유 및 가스 생산에서 발생하는 물과 논문의 공동 저자.&따옴표;

염수 외에도 석유 및 가스 생산 폐수에는 리튬이 포함되어 있지만 오늘날에는 개발되지 않았습니다. 연구원들은 텍사스 이글 포드 셰일의 수압 파쇄에서 나오는 물이 단 일주일 만에 300개의 전기 자동차 배터리 또는 170만 대의 스마트폰에 충분한 리튬을 생산할 수 있다고 말했습니다. 이 예는 리튬 공급을 크게 늘리고 이에 의존하는 장비 비용을 줄이는 이 새로운 기술의 기회 규모를 보여줍니다.

이 발견의 핵심은 특정 화학적 기능을 가진 리간드이며 일부 이온을 결합할 수 있는 크라운 에테르를 사용하여 연구원들이 만든 새로운 고분자 멤브레인입니다. 크라운 에테르는 이전에 수처리 멤브레인의 일부로 적용되거나 연구되지 않았지만 물의 특정 분자인 리튬 추출의 핵심 구성 요소가 될 수 있습니다.

대부분의 폴리머에서 나트륨은 리튬보다 빠르게 막을 통과합니다. 그러나 이러한 신소재에서 리튬은 염수를 포함하는 리튬의 일반적인 오염 물질인 나트륨보다 빠르게 이동합니다. 컴퓨터 모델링을 통해 팀은 왜 이런 일이 발생했는지 알아냈습니다. 나트륨 이온은 크라운 에테르와 결합하여 속도를 늦추는 반면 리튬 이온은 결합되지 않은 상태로 남아 있어 폴리머를 더 빨리 통과할 수 있습니다.

이러한 발견은 막 과학의 새로운 영역을 대표하며 고분자 합성, 막 특성화, 모델링 및 시뮬레이션 분야에서 대학 간의 포괄적인 협력이 필요합니다. 이 연구는 미국 에너지부가 자금을 지원하는 UT 오스틴 에너지 프론티어 연구 센터인 물 및 에너지 시스템 재료 센터의 지원을 받았습니다.