استخراج مستقیم لیتیوم با حلال‌های هوشمند

پژوهشگران دانشگاه کلمبیا روشی نوآورانه برای استخراج مستقیم لیتیوم (Direct Lithium Extraction) معرفی کرده‌اند که می‌تواند وابستگی صنعت به استخرهای تبخیر و استخراج از معادن سنگ سخت را به‌طور چشمگیری کاهش دهد. این فناوری که نتایج آن در نشریه Joule منتشر شده، با استفاده از یک حلال حساس به دما، امکان استخراج سریع و انتخاب‌پذیر لیتیوم از شورابه‌های طبیعی را فراهم می‌کند. در روش‌های متداول، بخش قابل توجهی از لیتیوم جهان از طریق تبخیر خورشیدی شورابه‌ها به دست می‌آید؛ فرآیندی که به زمین‌های وسیع، آب فراوان و گاهی تا دو سال زمان نیاز دارد. علاوه بر این، بسیاری از منابع شورابه‌ای به دلیل غلظت پایین لیتیوم یا وجود ناخالصی‌های متعدد، با فناوری‌های فعلی قابل بهره‌برداری نیستند. فناوری جدید که S3E (Switchable Solvent Selective Extraction) نام دارد، رویکرد متفاوتی را دنبال می‌کند. در این روش، حلال هوشمند در دمای محیط، یون‌های لیتیوم را به همراه مولکول‌های آب جذب می‌کند و پس از گرم شدن، لیتیوم را در یک جریان خالص آزاد کرده و خود نیز برای استفاده مجدد بازیابی می‌شود. این فرآیند بدون نیاز به مواد شیمیایی پیچیده یا مراحل طولانی تصفیه انجام می‌شود و در عین حال، توانایی بالایی در جداسازی لیتیوم از عناصر مزاحمی مانند سدیم، پتاسیم و منیزیم دارد. آزمایش‌های انجام‌شده روی شورابه‌های شبیه‌سازی‌شده منطقه Salton Sea کالیفرنیا نشان داد که این سامانه تنها در چهار چرخه عملیاتی، نزدیک به ۴۰ درصد لیتیوم موجود را بازیابی کرده و قابلیت عملکرد پیوسته را نیز دارد. یکی دیگر از مزیت‌های مهم این فناوری، امکان تأمین انرژی موردنیاز آن از حرارت‌های اتلافی با دمای پایین یا انرژی خورشیدی است که می‌تواند هزینه‌های عملیاتی و ردپای کربنی فرآیند را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. اگرچه این فناوری هنوز در مرحله اثبات مفهوم (Proof of Concept) قرار دارد، اما پژوهشگران معتقدند S3E می‌تواند به یکی از مهم‌ترین گزینه‌های آینده برای تأمین پایدار لیتیوم موردنیاز صنایع باتری، خودروهای برقی و سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی تبدیل شود. توسعه این روش، علاوه بر افزایش سرعت استخراج، امکان بهره‌برداری از منابعی را فراهم می‌کند که تاکنون از نظر اقتصادی یا فنی قابل استفاده نبوده‌اند و گامی مهم در مسیر زنجیره تأمین پایدار انرژی‌های پاک به شمار می‌رود.