Una nuova cella elettrochimica firmata KAUST
(Rinnovabili.it) – Il litio è un elemento vitale per l’odierno accumulo energetico a batterie, ma l’aumento della domanda a cui andremo incontro dovrebbe esaurire le riserve terrestri entro il 2080. La soluzione? Per qualcuno è da cercare in acqua. Gli oceani contengono circa 5.000 volte più litio della terraferma, ma a concentrazioni estremamente basse di circa 0,2 parti per milione (ppm). In altre parole il prelievo marino è sempre stato un processo lungo, complesso e costoso. Una nuova ricerca della King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) potrebbe cambiare le carte in tavola. Qui infatti un gruppo di scienziati ha realizzato un nuovo sistema per estrarre il litio dall’acqua di mare.
Il team guidato da Zhiping Lai ha sperimentato un metodo mai utilizzato prima: una cella elettrochimica contenente una membrana ceramica in ossido di litio, lantanio e titanio (LLTO). La struttura possiede pori abbastanza larghi da consentire il passaggio degli ioni di litio. Bloccando nel contempo gli ioni più grandi di sodio, magnesio e potassio, presenti nell’acqua a concentrazioni molto più elevate. “Le membrane LLTO non sono mai state utilizzate prima per estrarre e concentrare gli ioni di litio”, afferma il ricercatore Zhen Li, che ha sviluppato la cella.
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Estrarre litio dall’acqua di mare, come funziona?
In un articolo pubblicato sulla rivista Energy & Environmental Science, gli scienziati spiegano il funzionamento del loro sistema. L’unità contiene tre scomparti. L’acqua di mare scorre in una camera di alimentazione centrale; qui gli ioni di litio positivi passano, attraverso la membrana LLTO, in un compartimento laterale contenente una soluzione tampone e un catodo di rame rivestito di platino e rutenio. Nel frattempo, gli ioni negativi escono dalla camera di alimentazione e, attraverso una membrana a scambio anionico, passano in un terzo compartimento contenente una soluzione di cloruro di sodio e un anodo di platino-rutenio.
Il gruppo ha testato l’impianto usando l’acqua del Mar Rosso. Ad una tensione di 3,25V, la cella ha generato gas idrogeno al catodo e gas cloro all’anodo. E indotto il passaggio del litio attraverso la membrana LLTO, accumulandolo nella camera laterale. Ovviamente il risultato non è l’elemento puro, ma una soluzione acquosa arricchita di litio. Ma con altri quattro cicli di lavorazione si raggiunge una concentrazione di oltre 9.000 ppm.
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I ricercatori stimano che la cella avrebbe bisogno di soli 5 dollari di elettricità per estrarre 1 chilo di litio dall’acqua di mare. Il valore dell’idrogeno e del cloro prodotti nel processo compenserebbe ampiamente questo costo e l’acqua residua potrebbe essere utilizzata negli impianti di desalinizzazione. “Continueremo a ottimizzare la struttura della membrana e il design delle celle per migliorare l’efficienza del processo”, affermano gli scienziati. Il team spera anche di collaborare con l’industria del vetro per produrre la membrana LLTO su larga scala e a costi accessibili.