Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah desarrollaron lo que creen que es un sistema económicamente viable para extraer litio de alta pureza del agua de mar.
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Los esfuerzos anteriores para extraer el litio de la mezcla que el metal produce junto con el sodio, el magnesio y el potasio en el agua de mar dieron muy poco resultado. Aunque el líquido contiene 5,000 veces más litio que el que se puede encontrar en tierra, está presente en concentraciones extremadamente bajas de alrededor de 0.2 partes por millón (ppm).
Para abordar este problema, el equipo dirigido por Zhiping Lai probó un método que nunca antes se había utilizado para extraer iones de litio. Emplearon una celda electroquímica que contenía una membrana cerámica hecha de óxido de litio, lantano y titanio (LLTO).
En un artículo publicado en la revista Energy & Environmental Science , los investigadores explican que la estructura cristalina de la membrana contiene agujeros lo suficientemente anchos como para permitir que los iones de litio pasen mientras bloquean los iones metálicos más grandes.
La celda en sí, por otro lado, contiene tres compartimentos. El agua de mar fluye hacia una cámara de alimentación central, donde los iones de litio positivos pasan a través de la membrana LLTO hacia un compartimento lateral que contiene una solución tampón y un cátodo de cobre recubierto con platino y rutenio. Al mismo tiempo, los iones negativos salen de la cámara de alimentación a través de una membrana de intercambio aniónico estándar y pasan a un tercer compartimento que contiene una solución de cloruro de sodio y un ánodo de platino-rutenio.
Lai y su grupo probaron el sistema utilizando agua de mar del Mar Rojo. A un voltaje de 3,25 V, la celda genera gas hidrógeno en el cátodo y gas cloro en el ánodo. Esto impulsa el transporte de litio a través de la membrana LLTO, donde se acumula en la cámara lateral. Esta agua enriquecida con litio se convierte en la materia prima para cuatro ciclos más de procesamiento, alcanzando finalmente una concentración de más de 9.000 ppm.
Para hacer que el producto final sea lo suficientemente puro como para que cumpla con los requisitos de los fabricantes de baterías , los científicos luego ajustaron el pH de la solución para entregar fosfato de litio sólido que contiene meras trazas de otros iones metálicos.
Según los investigadores, la celda probablemente necesitará $ 5 de electricidad para extraer 1 kilogramo de litio del agua de mar. Esto significa que el valor del hidrógeno y el cloro producido por la celda terminaría compensando el costo de la energía, y el agua de mar residual también podría usarse en plantas desalinizadoras para proporcionar agua dulce.
