Il metodo mostra come determinate particelle di fosfato di ferro possano estrarre in modo più efficiente il litio da liquidi diluiti.

Litio estratto dall’acqua di mare, nuovo metodo per accelerare lo sviluppo delle batterie
Il metodo isola il litio in base alle sue proprietà elettrochimiche. (Immagine rappresentativa del litio solido)

I ricercatori hanno ottimizzato un nuovo metodo per estrarre il litio da fonti diffuse come l’acqua di mare, le acque sotterranee e le “acque di ritorno” (un sottoprodotto del fracking e delle trivellazioni offshore).

Sviluppato dai ricercatori della Pritzker School of Molecular Engineering (PME) dell’Università di Chicago, il metodo mostra come determinate particelle di fosfato di ferro possano estrarre in modo più efficiente il litio dai liquidi diluiti.

Batterie per auto

Il nuovo metodo dovrebbe accelerare un’era di estrazione del litio più rapida ed ecologica.

Estrazione efficiente del litio da liquidi molto diluiti
“Il nostro metodo consente di estrarre in modo efficiente il minerale da liquidi molto diluiti, il che può ampliare notevolmente le potenziali fonti di litio”, ha dichiarato Chong Liu, assistente di ingegneria molecolare della famiglia Neubauer.

“Attualmente esiste un divario tra la domanda di litio e la produzione. Il nostro metodo consente di estrarre in modo efficiente il minerale da liquidi molto diluiti, ampliando così notevolmente le potenziali fonti di litio”.

Il metodo isola il litio in base alle sue proprietà elettrochimiche

Il metodo isola il litio in base alle sue proprietà elettrochimiche, utilizzando reticoli cristallini di olivina e ferro fosfato.

A causa delle sue dimensioni, della sua carica e della sua reattività, il litio viene attirato negli spazi delle colonne di fosfato di ferro olivino, come se l’acqua venisse assorbita dai fori di una spugna. Ma se la colonna è progettata in modo perfetto, gli ioni di sodio, anch’essi presenti nei liquidi salini, vengono lasciati fuori o entrano nel fosfato di ferro a un livello molto più basso, secondo lo studio.

I ricercatori hanno testato come la variazione delle particelle di fosfato di ferro olivino influisse sulla loro capacità di isolare selettivamente il litio rispetto al sodio.

“Quando si produce fosfato di ferro, si possono ottenere particelle di dimensioni e forme drasticamente diverse”, ha detto il dottorando e primo autore Gangbin Yan.

“Per capire quale sia il metodo di sintesi migliore, dobbiamo sapere quali di queste particelle sono più efficienti nel selezionare il litio rispetto al sodio”.

Ossido di litio

Lo studio spiega come i ricercatori hanno sintetizzato le particelle di fosfato di ferro olivino utilizzando diversi metodi, ottenendo particelle di dimensioni comprese tra 20 e 6.000 nanometri. Queste particelle sono state poi raggruppate per dimensione e utilizzate per costruire elettrodi per estrarre il litio da una soluzione debole, come riportato da Phys.org.

I ricercatori hanno osservato che le particelle di fosfato di ferro troppo grandi o piccole tendevano a far entrare più sodio nelle loro strutture, portando a estrazioni di litio meno pure.

“È emerso che c’è un punto di forza nel mezzo in cui sia la cinetica che la termodinamica favoriscono il litio rispetto al sodio”, ha detto Liu.

“Ma se riusciamo a farlo, pensiamo di poter sviluppare un metodo che riduca l’impatto ambientale della produzione di litio e garantisca l’approvvigionamento di litio in questo Paese”.

Con l’aumento della domanda di veicoli elettrici, è aumentata anche la richiesta di litio, il minerale necessario per le batterie agli ioni di litio. Tuttavia, gli attuali metodi di estrazione del litio da minerali rocciosi o salamoie sono lenti e comportano un elevato fabbisogno energetico e costi ambientali. Il nuovo metodo, invece, è rispettoso dell’ambiente e più veloce di altri metodi attuali.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature il 7 giugno.