ทีมวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์ของสหวิทยาการกำลังพัฒนาวิธีการสกัดลิเธียมจากน้ำที่ปนเปื้อน งานวิจัยใหม่ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารProceedings of the National Academies of Sciencesในสัปดาห์นี้อาจทำให้กระบวนการแยกลิเธียมออกจากน้ำเกลือได้ง่ายขึ้น ซึ่งอาจสร้างอุปทานที่มากขึ้น และลดต้นทุนของส่วนประกอบสำหรับแบตเตอรี่เพื่อขับเคลื่อนยานพาหนะไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และช่วงกว้าง ของอุปกรณ์อื่นๆ ในปัจจุบัน ลิเธียมส่วนใหญ่มีที่มาจากน้ำเกลือในอเมริกาใต้โดยใช้การระเหยด้วยแสงอาทิตย์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีค่าใช้จ่ายสูงซึ่งอาจใช้เวลาหลายปีและสูญเสียลิเธียมไปตลอดทาง

ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทกซัสออสติน และมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารา ได้ออกแบบเมมเบรนเพื่อแยกลิเธียมเหนือไอออนอื่นๆ เช่น โซเดียม ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพในการรวบรวมองค์ประกอบที่เป็นเจ้าข้าวเจ้าของได้อย่างมีนัยสำคัญ

"ผลการศึกษามีนัยยะสำคัญสำหรับการแก้ปัญหาข้อจำกัดด้านทรัพยากรที่สำคัญสำหรับลิเธียม โดยมีศักยภาพที่จะดึงลิเธียมออกจากน้ำที่ผลิตขึ้นจากการผลิตน้ำมันและก๊าซสำหรับแบตเตอรี่" เบนนี ฟรีแมน ศาสตราจารย์จากแผนกวิศวกรรมเคมีของ McKetta ที่มหาวิทยาลัยยูทาห์ออสติน กล่าว และผู้ร่วมเขียนบทความ

นอกเหนือจากน้ำเกลือแล้ว น้ำเสียที่เกิดจากการผลิตน้ำมันและก๊าซยังมีลิเธียมอยู่ด้วย แต่ยังไม่ได้ใช้ในปัจจุบัน นักวิจัยกล่าวว่าการใช้น้ำเพียงหนึ่งสัปดาห์จากการแตกหักด้วยไฮดรอลิกใน Eagle Ford Shale ของเท็กซัสมีศักยภาพในการผลิตลิเธียมเพียงพอสำหรับแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า 300 ก้อนหรือสมาร์ทโฟน 1.7 ล้านเครื่อง ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นถึงโอกาสสำหรับเทคนิคใหม่นี้ในการเพิ่มปริมาณลิเธียมอย่างมากและลดต้นทุนสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องพึ่งพาลิเธียม

หัวใจสำคัญของการค้นพบนี้คือเมมเบรนโพลีเมอร์แบบใหม่ที่นักวิจัยสร้างขึ้นโดยใช้มงกุฎอีเทอร์ ซึ่งเป็นลิแกนด์ที่มีฟังก์ชันทางเคมีเฉพาะในการจับไอออนบางชนิด Crown ethers ไม่เคยถูกนำไปใช้หรือศึกษาเป็นส่วนสำคัญของเมมเบรนบำบัดน้ำ แต่สามารถกำหนดเป้าหมายโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงในน้ำ ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักสำหรับการสกัดลิเธียม

ในโพลีเมอร์ส่วนใหญ่ โซเดียมเดินทางผ่านเมมเบรนได้เร็วกว่าลิเธียม อย่างไรก็ตาม ในวัสดุใหม่เหล่านี้ ลิเธียมเดินทางได้เร็วกว่าโซเดียม ซึ่งเป็นสารปนเปื้อนทั่วไปในน้ำเกลือที่ประกอบด้วยลิเธียม ทีมงานได้ค้นพบว่าเหตุใดจึงเกิดขึ้นผ่านการสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ โซเดียมไอออนจับกับมงกุฎอีเทอร์ ทำให้ช้าลง ในขณะที่ลิเธียมไอออนยังคงไม่ถูกผูกมัด ทำให้พวกมันเคลื่อนที่ผ่านพอลิเมอร์ได้เร็วยิ่งขึ้น

ผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงพรมแดนใหม่ในวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเมมเบรนที่ต้องการความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยในด้านต่าง ๆ เช่น การสังเคราะห์พอลิเมอร์ การกำหนดลักษณะเมมเบรน และการจำลองแบบจำลอง การวิจัยได้รับการสนับสนุนโดยเป็นส่วนหนึ่งของ Center for Materials for Water and Energy Systems ซึ่งเป็นศูนย์วิจัย Energy Frontier Research Center ที่ UT Austin ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐบาคาร่า สมัครบาคาร่า