Estrarre litio dall'acqua di mare? in Arabia Saudita messo a punto un processo sostenibile

Dalla King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Arabia Saudita, un gruppo di ricercatori ha messo a punto un processo per estrarre litio, materiale alla base delle moderne batteria usate in svariate applicazioni, utilizzando come fonte di partenza l'acqua di mare.

Si stima che gli oceani potrebbero contenere circa 5.000 volte più litio che la terra ferma, ma ovviamente in concentrazioni estremamente basse, circa 0,2 parti per milione.

Il team della KAUST ha redatto uno studio, pubblicato sulla rivista Energy & Environmental Science e intitolato "Continuous Electrical Pumping Membrane Process for Seawater Lithium Mining", basandosi su un piccolo impianto di test alimentato a acqua prelevata del Mar Rosso.

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"Il processo di basa su di una cella elettrochimica contenente una membrana ceramica realizzata con ossido di litio, lantanio e titanio (LLTO). La sua struttura cristallina contiene fori abbastanza larghi da consentire il passaggio degli ioni di litio bloccando gli ioni metallici più grandi. La cella contiene tre scomparti.

L'acqua di mare scorre in una camera di alimentazione centrale, dove gli ioni di litio positivi passano attraverso la membrana LLTO in un compartimento laterale che contiene una soluzione tampone e un catodo di rame rivestito di platino e rutenio.

Nel frattempo, gli ioni negativi escono dalla camera di alimentazione attraverso una membrana a scambio anionico standard, passando in un terzo compartimento contenente una soluzione di cloruro di sodio e un anodo di platino-rutenio.

Ad una tensione di 3,25V, la cella genera gas idrogeno al catodo e gas cloro all'anodo. Questo guida il trasporto del litio attraverso la membrana LLTO, dove si accumula nella camera laterale. Quest'acqua arricchita di litio diventa quindi la materia prima per altri quattro cicli di lavorazione, raggiungendo infine una concentrazione di oltre 9.000 ppm. La regolazione del pH di questa soluzione fornisce fosfato di litio solido che contiene semplici tracce di altri ioni metallici, abbastanza puri da soddisfare i requisiti dei produttori di batterie"

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I ricercatori stimano che la cella avrebbe bisogno di soli 5 $ di elettricità per estrarre 1 kg di litio dalla generica acqua di mare, e il valore dell'idrogeno e del cloro prodotti dalla cella compenserebbe ampiamente tale costo. Inoltre l'acqua di mare residua potrebbe essere utilizzata negli impianti di desalinizzazione per fornire acqua dolce.

"Continueremo a ottimizzare la struttura della membrana e il design delle celle per migliorare l'efficienza del processo" afferma il capo ricercatore Zhiping Lai.

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Nello studio si indicano delle tempistiche di estrazione ovviamente lunghe, soprattutto per via della tecnologia ancora acerba, ma si precisa che una membrana LLTO potrebbe essere utilizzata per più di 2.000 h mettendo in conto un decadimento di efficacia trascurabile.

Un processo quindi poco affamato di energia, che si basa su un'enorme fonte di approvvigionamento ed in grado di restituire "scarti" riutilizzabili in altri processi, potrebbe essere una valida soluzione per far fronte alla continua crescita della richiesta di litio e quali danni potrebbe comportare all'ecosistema marino?