De la telefoane și laptopuri la mașinile electrice, viața noastră modernă depinde de un metal argintiu a cărui extragere este costisitoare și dăunătoare mediului. Tehnicile convenționale presupun prăjirea rocilor la temperaturi extreme și tratarea lor cu acid, un proces care consumă energie, timp și resurse considerabile.
Acum, cercetătorii de la Penn State au dezvoltat o metodă mult mai rapidă și mai ecologică, ce necesită doar apă și o substanță chimică obișnuită pentru a extrage litiul din roci dure.
„Litiul alimentează tehnologiile care definesc viața noastră modernă, dar extracția sa trebuie să fie, de asemenea, responsabilă din punct de vedere ecologic”, a explicat Mohammad Rezaee, inginerul minier care a condus echipa din spatele noului proces, citat de Earth.com.
O rețetă veche și costisitoare
În prezent, o mare parte din litiul mondial provine fie din saramuri, fie din mineralul dur numit spodumen. Pentru a elibera litiul, spodumenul trebuie încălzit la aproximativ 1.100 °C (2.030 °F) și apoi tratat cu acid sulfuric la 250 °C (482 °F). Această procedură veche de zeci de ani este extrem de energofagă.
Din acest motiv, deși dețin rezerve considerabile, Statele Unite importă aproximativ 97% din necesarul de litiu, deoarece extracția locală din roci nu poate concura cu prețurile mai mici ale litiului din saramurile din Chile și Argentina.
Mai mult, temperaturile ridicate nu doar cresc costurile, ci și emisiile de gaze cu efect de seră. O analiză a ciclului de viață arată că prăjirea spodumenului este responsabilă pentru mai mult de jumătate din amprenta de carbon a extracției litiului din roci dure.
O soluție mai inteligentă și mai curată pentru a extrage litiu din roci
Echipa lui Rezaee a înlocuit acidul sulfuric cu hidroxid de sodiu – un compus caustic, dar comun, întâlnit chiar și în produsele de curățat scurgerile.
Procesul lor este remarcabil de eficient: minereul fin măcinat este amestecat cu hidroxid de sodiu și încălzit la o temperatură relativ scăzută, de 325 °C (617 °F). Această reacție rearanjează structura minerală, formând un silicat de litiu-sodiu care se dizolvă complet în apă, la temperatura camerei, în aproximativ 60 de secunde.
„Se utilizează materiale obișnuite, precum hidroxid de sodiu și apă, și se operează la temperaturi mult mai scăzute”, subliniază Rezaee.
Un alt avantaj major este că soluția rezultată este deja alcalină, permițând extragerea carbonatului de litiu de înaltă puritate prin adăugarea unui simplu precipitant, fără a necesita etape suplimentare de neutralizare a acidului.
Rezultate spectaculoase în timp record
Testele de laborator au demonstrat că noua metodă extrage peste 99% din litiul conținut în spodumen în doar câteva minute. În comparație, metodele tradiționale recuperează aproximativ 96% din litiu, dar procesul durează patru ore sau mai mult.
Utilizarea încălzirii cu microunde poate reduce și mai mult timpul de reacție, deschizând calea pentru reactoare cu flux continuu care s-ar putea integra cu ușurință în rafinăriile existente.
Mai mult, tehnica funcționează și pe alte minerale bogate în litiu, precum lepidolitul, și chiar pe anumite zăcăminte de argilă. Ca bonus, procesul poate elibera și rubidiu și cesiu, două elemente esențiale folosite în propulsia spațială și ceasurile atomice.
Beneficii pentru planetă și comunități
Conform modelelor preliminare, noua metodă ar putea reduce consumul de energie cu până la 60% și ar putea înjumătăți volumul de deșeuri solide.
O rafinărie de dimensiuni medii ar putea evita emisii de aproximativ 15.000 de tone de dioxid de carbon pe an – echivalentul eliminării din trafic a 3.200 de mașini pe benzină. De asemenea, consumul de apă scade dramatic, eliminând bazinele de evaporare și ciclurile multiple de spălare necesare pentru îndepărtarea acidului.
Acest lucru ar putea face proiectele miniere mai acceptabile pentru comunitățile locale, adesea îngrijorate de consumul mare de apă.
Ce urmează?
Pe fondul unei cereri globale de litiu care ar putea crește de cinci ori până în anul 2030, conform Agenției Internaționale pentru Energie, această inovație este mai mult decât binevenită.
Penn State a obținut deja un brevet pentru proces și colaborează cu parteneri industriali pentru a construi o fabrică pilot. Studiile preliminare sugerează că modernizarea unei instalații existente ar fi semnificativ mai ieftină decât construirea uneia noi, bazate pe acid.
Dacă totul decurge conform planului, o instalație la scară largă ar putea începe să furnizeze litiu pentru fabricile de baterii din America de Nord înainte de sfârșitul acestui deceniu, reducând dependența de importuri și riscurile geopolitice.
În acest context global, și România arată un potențial notabil. Studii geologice indică prezența unor zăcăminte de litiu, în special în zone precum Munții Apuseni și Munții Lotrului, atrăgând interesul companiilor de explorare. Deși proiectele sunt încă într-o fază incipientă, dezvoltarea unei industrii locale de extracție, mai ales prin metode inovatoare și ecologice precum cea descrisă, ar putea poziționa strategic țara pe harta europeană a resurselor critice.
Studiul a fost publicat în Chemical Engineering Journal.
