محمد امین سامنی 
«تجارت‌نیوز» گزارش می‌دهد:
کاهش ۷۵ درصدی انتشار گازهای گلخانه‌ای با روش جدید استخراج لیتیوم
با توجه به رشد سریع فناوری‌های پاک و افزایش تقاضا برای وسایل نقلیه الکتریکی، نیاز به لیتیوم به‌عنوان عنصر کلیدی در باتری‌ها به‌شدت افزایش یافته است. در حالی که روش‌های سنتی استخراج لیتیوم باعث ایجاد مشکلات محیط‌زیستی و مصرف انرژی بالا می‌شوند، محققان دانشگاه ایالت پنسیلوانیا روشی نوآورانه ارائه داده‌اند که می‌تواند این چالش‌ها را تا حد زیادی کاهش دهد.
افزایش تقاضا برای انرژی‌های پاک و وسایل نقلیه الکتریکی، نیاز به عناصر کلیدی مانند لیتیوم را دوچندان کرده است. لیتیوم، به عنوان یکی از اجزای اصلی باتری‌های لیتیوم-یون که در تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها و خودروهای برقی به کار می‌روند، به یک ماده معدنی استراتژیک تبدیل شده است.
با این حال، روش‌های سنتی استخراج لیتیوم به دلیل مصرف بالای انرژی، انتشار گازهای گلخانه‌ای و تخریب محیط زیست، چالش‌های بزرگی ایجاد کرده‌اند. در این میان، محققان دانشگاه ایالت پنسیلوانیا موفق به توسعه روشی نوین شده‌اند که می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت استخراج لیتیوم ایجاد کند. این روش نه‌تنها هزینه‌های استخراج را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد، بلکه به کاهش چشمگیر تبعات محیط‌زیستی نیز منجر می‌شود.
روش‌های سنتی استخراج لیتیوم و چالش‌های آن
در حال حاضر، لیتیوم به دو روش اصلی استخراج می‌شود:
استخراج از آب نمک (تبخیر خورشیدی): در این روش، آب دریاچه‌های شور به حوضچه‌های بزرگی منتقل شده و به‌تدریج تحت تاثیر تابش خورشید تبخیر می‌شود. این فرایند ماه‌ها یا حتی سال‌ها طول می‌کشد و پس از تبخیر کامل، تنها نمک‌های باقی‌مانده برای استخراج لیتیوم جداسازی می‌شوند. این روش، اگرچه هزینه کمتری دارد، اما به دلیل تخریب اکوسیستم‌های محلی و آسیب به منابع آبی، مورد انتقاد شدید قرار گرفته است. خاک باقی‌مانده پس از تبخیر اغلب بایر شده و دیگر نمی‌تواند از حیات گیاهی و جانوری پشتیبانی کند.
استخراج از سنگ معدن (لیچینگ شیمیایی): در این روش، لیتیوم از سنگ معدنی اسپودومن که در سازندهای سنگی مدفون است، استخراج می‌شود. این فرایند نیازمند دمای بسیار بالا (تا 1100 درجه سانتی‌گراد) و استفاده از اسیدها یا بازهای قوی است. در دماهای بالا، ساختار بلوری اسپودومن تغییر می‌کند و لیتیوم به صورت محلول آزاد می‌شود. این روش، علاوه بر مصرف انرژی بسیار بالا، به دلیل استفاده از مواد شیمیایی خطرناک، هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد و خطرات محیط‌زیستی و ایمنی را به دنبال دارد.
نوآوری محققان ایالت پنسیلوانیا؛ روشی کارآمد و پایدار
در واکنش به این چالش‌ها، تیم تحقیقاتی به سرپرستی فیفی شی، استادیار مهندسی انرژی در دانشگاه ایالت پنسیلوانیا، روشی نوین برای استخراج لیتیوم از اسپودومن ارائه داده‌اند. این روش که بر پایه الکتروشیمی استوار است، از جریان الکتریکی و پراکسید هیدروژن برای استخراج لیتیوم استفاده می‌کند.
در این فرآیند، میدان الکتریکی به سنگ معدنی اسپودومن اعمال می‌شود و باعث می‌شود یون‌های لیتیوم به صورت محلول از ساختار سنگ آزاد شوند. برخلاف روش‌های سنتی که نیازمند دما و فشار بالا هستند، این روش در شرایط دمایی پایین‌تر و بدون نیاز به مواد شیمیایی خطرناک عمل می‌کند. در آزمایش‌های اولیه، محققان دریافتند که افزودن پراکسید هیدروژن به فرایند، راندمان استخراج را افزایش و موانع واکنش شیمیایی را کاهش می‌دهد.
نتایج امیدوارکننده؛ کاهش هزینه و تبعات محیط‌زیستی
بر اساس گزارش منتشرشده در مجله Nature Communications، این روش جدید توانسته است به بهره‌وری 92.2 درصدی در استخراج لیتیوم دست یابد، که با بهره‌وری روش‌های سنتی برابری می‌کند. با این حال، تفاوت اصلی در کاهش زمان فرایند و کاهش چشمگیر هزینه‌های عملیاتی است. به گفته محققان، این روش می‌تواند هزینه‌های استخراج لیتیوم را تا 35.6 درصد کاهش دهد و در عین حال انتشار دی‌اکسید کربن را بیش از 75 درصد پایین بیاورد.
ژن لی، استاد انرژی و اقتصاد محیط زیست در ایالت پنسیلوانیا و یکی از نویسندگان این مطالعه، تاکید می‌کند که این روش جدید تنها به برق نیاز دارد و برخلاف روش‌های سنتی که از گاز طبیعی به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند، به کاهش مصرف انرژی‌های فسیلی کمک می‌کند. همچنین، به دلیل کاهش مصرف مواد شیمیایی، خطرات محیط‌زیستی به حداقل رسیده است.
چشم‌انداز آینده؛ از استخراج تا تولید صنعتی
تیم تحقیقاتی ایالت پنسیلوانیا به این موفقیت اولیه بسنده نکرده و قصد دارد فرایند را برای بازیابی لیتیوم به شکل جامد مانند کلرید لیتیوم یا هیدروکسید لیتیوم توسعه دهد. این مواد به طور مستقیم در صنایع باتری‌سازی قابل استفاده هستند و می‌توانند به تسریع روند تولید باتری‌های لیتیوم-یون کمک کنند.
فیفی شی دراین‌باره می‌گوید: «ما تنها فصل اول این داستان را نوشته‌ایم. استخراج لیتیوم از سنگ معدن تنها یک گام از فرایند است. اکنون باید لیتیوم را به پیش‌سازهای جامد تبدیل کنیم تا بتواند مستقیماً در صنعت به کار رود.» او همچنین تاکید می‌کند که این روش می‌تواند به عنوان یک الگوی جدید در صنعت معدن و فرآوری مواد معدنی عمل کند و راه را برای تحقیقات بیشتر در زمینه استخراج پایدار باز کند.
به گزارش techxplore، روش نوین استخراج لیتیوم که از سوی محققان دانشگاه ایالت پنسیلوانیا توسعه یافته است، می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت انرژی‌های پاک ایجاد کند. این روش علاوه بر کمک به کاهش هزینه‌ها و زمان فرایند، با کاهش 75 درصدی انتشار گازهای گلخانه‌ای، گامی مهم به سوی کاهش ردپای محیط‌زیستی و حفاظت از منابع طبیعی برمی‌دارد. اگر این فناوری در مقیاس صنعتی به کار گرفته شود، می‌تواند گذار جهانی به انرژی‌های پاک را شتاب ببخشد و به تحقق اهداف کربن خنثی کمک شایانی کند. این نوآوری نشان می‌دهد پیشرفت‌های علمی و فناوری می‌توانند راه‌حل‌هایی برای چالش‌های محیط‌زیستی ارائه دهند و آینده‌ای پایدارتر برای نسل‌های آینده رقم بزنند.
اخبار حوزه محیط‌زیست و تغییرات اقلیمی را در صفحه اقتصاد سبز تجارت‌نیوز بخوانید.
نظرات