Utilizzando reticoli cristallini di fosfato di ferro olivina è possibile estrarre il litio dall’acqua
Alcune particelle di fosfato di ferro possono estrarre il litio dall’acqua in modo efficace. L’hanno scoperto i ricercatori della Pritzker School of Molecular Engineering dell’Università di Chicago, che hanno sviluppato un nuovo metodo per estrarre il litio da fonti più diluite e diffuse. Tra queste l’acqua di mare, le acque sotterranee e l’acqua di riflusso utilizzata da fracking e trivellazione petrolifera offshore.
Attualmente, la maggior parte del litio utilizzato nelle batterie proviene da due processi di estrazione: quello dal suolo, da cui si ricava una roccia frantumata e trattata con acido per isolare il litio, oppure le piscine di salamoia. Queste ultime utilizzano grandi quantità di acqua pompata in superficie da far evaporare per poi estrarre il litio in processi lunghi oltre un anno.
Questi metodi non sono particolarmente rispettosi dell’ambiente. Via via che le fonti di litio sono meno concentrate, inoltre, diventano ancora meno efficienti. Con una salamoia 10 volte più diluita, ad esempio, servirà 10 volte più acqua salata per ottenere la stessa quantità di litio.
Per questo, la scienza si concentra anche sui metodi per estrarre il litio dai liquidi diluiti, isolandolo in base alle sue proprietà elettrochimiche. Vengono utilizzati reticoli cristallini di fosfato di ferro olivina. A causa delle sue dimensioni, carica e reattività, il litio viene attirato negli spazi delle colonne di fosfato di ferro olivina, nello stesso modo con cui l’acqua entra nei pori di una spugna. Più la colonna è ben progettata, meno ioni di sodio vi entrano con il litio.
I ricercatori hanno lavorato proprio su questo, nel tentativo di isolare selettivamente il litio rispetto al sodio. Hanno sintetizzato particelle di fosfato di ferro olivina con diverse dimensioni, scoprendo che c’è un punto ottimale in cui sia la cinetica che la termodinamica favoriscono il litio rispetto al sodio. Hanno sperimentato con particelle di dimensioni che andavano da 20 a 6 mila nanometri. Quando erano troppo grandi o troppo piccole tendevano a lasciare entrare più sodio nelle loro strutture. Così, il litio estratto risultava meno puro. Trovare la dimensione giusta può invece rendere efficiente ed economicamente interessante l’estrazione di litio dall’acqua, per far fronte a una domanda crescente.